WO2024079111A1 - Vorrichtung zum halten, positionieren und/oder bewegen eines objektes in einem vakuum - Google Patents

Vorrichtung zum halten, positionieren und/oder bewegen eines objektes in einem vakuum Download PDF

Info

Publication number
WO2024079111A1
WO2024079111A1 PCT/EP2023/078033 EP2023078033W WO2024079111A1 WO 2024079111 A1 WO2024079111 A1 WO 2024079111A1 EP 2023078033 W EP2023078033 W EP 2023078033W WO 2024079111 A1 WO2024079111 A1 WO 2024079111A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base
magnetic
cylinder
piston
linear drive
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078033
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Bergner
Sally Händschel
Viachaslau Pratsenka
Original Assignee
Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022130959.2A external-priority patent/DE102022130959B3/de
Application filed by Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik Gmbh filed Critical Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik Gmbh
Publication of WO2024079111A1 publication Critical patent/WO2024079111A1/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68707Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade, or gripped by a gripper for conveyance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/0221Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work characterised by the means for moving or conveying the objects or other work, e.g. conveyor belts
    • B05B13/0235Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work characterised by the means for moving or conveying the objects or other work, e.g. conveyor belts the movement of the objects being a combination of rotation and linear displacement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67709Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations using magnetic elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67724Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations by means of a cart or a vehicule
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742Mechanical parts of transfer devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/40Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
    • F16C2300/62Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/18Handling tools for semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a device for holding, positioning and/or moving an object in a vacuum, comprising a base, an end effector with substrate holder, a linear drive coupled to the end effector via a carriage, a vertical or lifting drive acting on the base and a magnetic bearing for the carriage according to the preamble of claim 1.
  • a coating must be applied, exposure and etching steps or diffusion processes are required.
  • Air bearings are known for high-clean production environments, but these pose a problem for treatment steps due to air currents near the substrate.
  • Magnetic holding or positioning devices with a base and a carrier carrying the object are also known.
  • Also known solutions for contactless support of a carrier to be moved along a stationary base for receiving a substrate can have several individual or discrete magnetic bearings spaced apart from one another in a transport direction.
  • the magnetic bearings arranged stationary at the base interact mechanically with the carrier depending on the current position of the carrier.
  • lateral or transverse guide means For the contactless storage and for the contactless transport of a carrier along a travel path specified by the base, lateral or transverse guide means must also be provided. These can be implemented using appropriately configured magnetic bearings.
  • Linear motors or linear actuators are known to be used as drives for contactless transport and for the corresponding movement of the carrier along the base.
  • Such a linear drive is the subject of DE 10 2010 045 437 Al.
  • the linear drive consists of a housing with an end plate and a front plate and a piston that is movably arranged inside the housing and guided by a piston rod.
  • the end plate which is firmly connected to the housing, has a central guide for a first medium, which is fed into the interior of the housing.
  • the end plate or the housing has a means for discharging the first fluid medium and means for supplying and discharging a second fluid medium.
  • EP 2 346 148 A1 discloses a linear drive for a rotary lifting motor.
  • Such a drive comprises a winding system with several wound coils that are arranged coaxially to one another and one after the other in the axial direction.
  • a movable magnet system with several permanent magnets that follow one another axially is formed in the axial direction relative to the winding system.
  • the winding system is fed by a controlled converter.
  • a generic device for holding, positioning and moving an object using a magnetic bearing and linear motor is described in DE 10 2015 004 582 A1.
  • the drive there consists of a linear motor with at least one stator and one rotor, which are arranged on a base and on a carrier.
  • the linear motor for moving the carrier along the base not only generates a displacement force in the direction of movement or transport, but also a counterforce that counteracts a magnetic position present there.
  • the magnetic bearing is designed as a vertical magnetic bearing for weight compensation and for holding the carrier in a floating, contactless manner, so that improved transverse stabilization for the carrier can be achieved.
  • What the known solutions have in common is that there are still touch and contact points of movable connecting bearings and machine elements or corresponding joints. This means that all surfaces that come into contact with a vacuum lead to unavoidable particle contamination and outgassing effects.
  • the device comprises a base, an end effector with substrate holder and a linear drive coupled to the end effector via a carriage.
  • the linear drive is designed as an otherwise closed cylinder that can be acted upon by a fluid, in particular a gas, with a double-acting piston that is movably arranged in the cylinder.
  • the piston is provided with a magnet arrangement.
  • the carriage has a magnetic ring which surrounds the cylinder on the outside, at least in sections, and which surrounds the cylinder without contact.
  • the carriage can be moved translationally without contact with the base and is also magnetically guided to prevent rotational tilting.
  • the base with linear drive and end effector is connected to a lifting drive.
  • a shaft with bearings connected to the base is provided for this purpose.
  • the shaft can be rotated about its axis by means of a magnetic rotary coupling and can be locked in relation to the angle of rotation or swivel.
  • the aforementioned shaft is preferably designed as a hollow shaft.
  • the fluid for moving the piston in the cylinder of the linear drive can be supplied and discharged via corresponding channels in the shaft.
  • At least the base with end effector and substrate holder, linear drive and magnetic guide are in the process vacuum, whereby a particle generation below a surface cleanliness class of 10,000, an accumulated molecular contamination of heavy hydrocarbons of less than 10 pg/cm2 and an outgassing rate of less than 2E-9 mbar ⁇ I / (s ⁇ cm2) is maintained.
  • the slide and the magnetic ring can be monolithic or made in one piece.
  • a linear magnetic guide is provided to prevent rotational tilting.
  • a balancing weight body is arranged at the end opposite the substrate holder.
  • the lifting drive is located on the atmospheric side, away from the process vacuum.
  • the magnetic ring can be designed as a ring cylinder with several magnetic sections.
  • the piston is sealed from the inside of the cylinder or the inside wall of the cylinder by means of elastic elements located in ring grooves.
  • the rodless cylinder design together with the piston, which is acted upon by fluid, and the aforementioned magnetic slide, reduces unwanted particle generation to a minimum.
  • the magnetic slide enables the desired translational displacement of the substrate holder, whereby rotational tilting is avoided by an additional linear magnetic guide.
  • one of the basic ideas of the present invention is to move a double-acting piston driven by a fluid in a cylinder that is closed on all sides and acted upon by the fluid, wherein its movement is transmitted via a magnetic force coupling to a ring that externally surrounds the cylinder without contact for the purpose of generating the linear movement.
  • Figure 1 is a side sectional view through the device according to the invention with substrate holder or end effector, the pneumatic cylinder together with piston and magnet as well as visible magnetic guide and the lifting device for generating a vertical movement;
  • Figure 2 is a perspective view (partially cut away) of the device according to the invention analogous to Figure 1 with details regarding the magnetic guidance of the linear drive and the magnetic rotary coupling (right part of the image according to Figure 2) and
  • Figure 3 is a sectional view through the cylinder and piston of the linear drive with the elements of the magnetic guide.
  • the device for holding, positioning and/or moving an object, e.g. a substrate, in a process vacuum starts from a base 4 which has in its interior the magnetic guide 40.
  • An end effector 10 with a substrate holder 1 at one of its ends is translationally and rotationally movable and guided in the base 4.
  • a counterweight body 5 is present at the end opposite the slide or substrate holder 1.
  • the actual linear drive comprises a pneumatic cylinder 2 inside the base 4 with magnetic guide 40.
  • the pneumatic cylinder 2 has in its interior a double-acting, movable piston 3, which includes magnets 30 in the piston 3.
  • a carriage designed as a magnetic carriage 11, is provided on the outside of the cylinder 2.
  • the carriage is coupled to the end effector and thus to the substrate holder 1.
  • the movement of the piston 3 is transmitted to the carriage 11 without contact via the interaction of the magnets 30 in the piston with the magnets of the carriage 11.
  • a lifting device 6 is provided, which is located outside the process vacuum on the atmospheric side.
  • a part of a vacuum chamber is indicated by the reference numeral 9.
  • the connection between the linear drive and the lifting device 6 is made via a shaft 12.
  • the shaft 12 is designed as a hollow shaft, as can be seen from Figures 1 and 2 and the detailed illustration according to Figure 2, and has channels for supplying and discharging the fluid for moving the piston via a gas inlet and gas outlet.
  • a rotary coupling (see Figure 2/detail view) enables rotation or pivoting as shown by the arrow in Figure 2.
  • the shaft is guided at the end and a seal 13 is formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Die Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum und umfasst eine Basis, einen Endeffektor mit Substrathalter, einen über einen Schlitten mit dem Endeffektor gekoppelten Linearantrieb, wahlweise einen an der Basis angreifenden Vertikal- oder Hubantrieb sowie eine Magnetlagerung für den Schlitten. Erfindungsgemäß ist der Linearantrieb als ein mit einem Fluid beaufschlagbarer, ansonsten geschlossener Zylinder mit einem doppelt wirkenden Kolben ausgebildet, wobei der Kolben mit einer Magnetanordnung versehen ist. Der Schlitten weist einen, den Zylinder mindestens abstandsweise außen umgreifenden magnetischen Ring auf, welcher den Zylinder berührungslos umgibt.

Description

Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum, umfassend eine Basis, einen Endeffektor mit Substrathalter, einen über einen Schlitten mit dem Endeffek-tor gekoppelten Linearantrieb, einen an der Basis angreifenden Vertikal- oder Hubantrieb sowie eine Magnetlagerung für den Schlitten gemäß Ober-begriff des Anspruches 1.
Beispielsweise bei der Bearbeitung von Substraten zur Fertigung von Halbleiterbauelementen kommen großflächige Substrate zum Einsatz, die diversen Oberflächenbehandlungsprozeduren unterzogen werden müssen.
Beispielsweise muss hier eine Beschichtung vorgenommen werden, es sind Belichtungs- und Ätzschritte oder Diffusionsprozesse erforderlich.
Ein Großteil der Oberflächenbehandlungsprozesse sind unter Reinraumbedingungen oder unter Vakuum durchzuführen.
Aus Substraten für moderne Halbleiterbauelemente sind Strukturen bis in den Nanometerbereich auszubilden, was eine äußerst präzise Zuführung und Positionierung dieser Substrate erfordert.
Weiterhin stellt die notwendige Partikelfreiheit der Substratumgebung hohe Anforderungen an entsprechend notwendige Manipulatoren.
Aus diesem Grunde ist eine berührungsfreie Lagerung des Substrates und die Ausbildung eines entsprechenden Halte-, Bewegungs- oder Verfahrantriebes notwendig. Bekannt sind hier Luftlager für hochreine Fertigungsumgebungen, wobei diese durch Luftströmungen in der Nähe des Substrates ein Problem für auszuführende Behandlungsschritte darstellen.
Bekannt sind auch magnetische Halte- oder Positioniervorrichtungen mit einer Basis und einem Objekt tragenden Träger.
Zur berührungslosen Lagerung des Trägers an der Basis sind in vielen Fällen mehrere Magnetlager mit jeweils einem Abstandsensor und einem Regelkreis vorgesehen, die den Träger in einem vorgegebenen Abstand zur Basis in einem Schwebezustand halten.
Ebenfalls bekannte Lösungen für eine berührungslose Lagerung eines ent-lang einer stationären Basis zu bewegenden Trägers zur Aufnahme eines Substrates können mehrere in einer Transportrichtung voneinander beab-standete einzelne bzw. diskrete Magnetlager aufweisen.
Für die Bewegung des Trägers entlang einer Reihe von Magnetlagern ist es notwendig, dass in der Folge der Transportbewegung des Trägers die statio-när an der Basis angeordneten Magnetlager je nach momentaner Position des Trägers mit dem Träger mechanisch wechselwirken.
Für die berührungslose Lagerung und für den berührungslosen Transport eines Trägers entlang einer von der Basis vorgegebenen Verfahrstrecke sind auch seitliche oder transversale Führungsmittel vorzusehen. Diese können mittels entsprechend konfigurierter Magnetlager realisiert sein.
Für den berührungslosen Transport und für eine dementsprechende Bewe-gung des Trägers entlang der Basis sind als Antrieb Linearmotoren oder Linearaktoren bekannt.
Ein solcher Linearantrieb ist Gegenstand der DE 10 2010 045 437 Al. Der Linearantrieb besteht aus einem Gehäuse mit einer Endplatte und einer Stirnplatte und einem im Inneren des Gehäuses beweglich angeordneten und mit einer Kolbenstange geführten Kolben. Die mit dem Gehäuse fest ver-bundene Endplatte weist eine zentrale Führung für ein erstes Medium auf, welches in das Innere des Gehäuses hineinreicht. Die Endplatte oder das Gehäuse weisen ein Mittel zur Abführung für das erste fluide Medium und Mittel zur Zu- und Abführung für ein zweites fluides Medium auf.
Die EP 2 346 148 Al offenbart einen Linearantrieb für einen Dreh-Hub-Motor. Ein derartiger Antrieb umfasst ein Wicklungssystem mit mehreren gewickelten Spulen, die koaxial zueinander und in axialer Richtung aufeinan-der folgend angeordnet sind. In axialer Richtung relativ zum Wicklungssys-tem ist ein bewegliches Magnetsystem mit mehreren axial aufeinander fol-genden Permanentmagneten ausgebildet. Das Wicklungssystem wird von einem geregelten Umrichter gespeist.
Die DE 10 2016 121 674 Al setzt sich mit dem Problem auseinander, dass bei innerhalb von Prozesskammern verlaufenden Leitungen unter Vakuum Ausgasungen auftreten können. Hierdurch kommt es zu einer Fremdmaterialkontamination und/oder zu einer Partikelkontamination des Vakuums und somit zu einer Verschlechterung der Vakuumqualität, was sich auf Bearbeitungsergebnisse eines entsprechenden Bauteiles auswirken kann. Zur Vermeidung von Problemen der geschilderten Art ist dort vorgeschlagen, eine erste Transaktion-Permanentmagneteinrichtung, die an einem Rahmen ange-bracht ist mit einer Rotation-Permanentmagneteinrichtung, die an einem Drehgestell vorgesehen ist, zu kombinieren. Weiterhin sind Längsführungs-mittel vorhanden.
Eine gattungsbildende Vorrichtung zum Halten, Positionieren und Bewegen ei nes Objektes mittels Magnetlager und Linearmotor ist in der DE 10 2015 004 582 Al geschildert. Der dortige Antrieb besteht aus einem Linearmotor mit zumindestens einem Stator und einem Läufer, die an einer dortigen Basis und an einem Träger angeordnet sind. Der Linearmotor zum Bewegen des Trägers entlang der Basis erzeugt nicht nur eine Verschiebekraft in Bewegungsrichtung oder Transportrichtung, sondern zusätzlich auch noch eine Gegenkraft, welche eine dort vorhandene Magnetlage entgegenwirkt. Das Magnetlager ist als vertikales Magnetlager zur Gewichtskompensation und zum schwebenden berührungslosen Halten des Trägers ausgestaltet, sodass eine verbesserte Querstabilisierung für den Träger erreichbar ist. Den bekannten Lösungen ist gemeinsam, dass dort nach wie vor Berüh-rungs- und Kontaktpunkte von beweglichen Verbindungslagern und Maschinenelementen oder entsprechenden Gelenken vorhanden sind. Damit führen sämtliche Vakuum berührende Oberflächen zu einer nicht zu vermeidenden Partikelbelastung sowie zu Ausgasungseffekten.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Prozessvakuum anzugeben, welche auf der Vakuumseite eine Partikelgeneration vermeidet bzw. minimiert.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Vorrichtung in der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Es wird demnach von einer Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes, z.B. eines Halbleitersubstrates in einem Prozess-vakuum ausgegangen.
Die Vorrichtung umfasst eine Basis, einen Endeffektor mit Substrathalter und einen über einen Schlitten mit dem Endeffektor gekoppelten Linearantrieb.
Weiterhin ist an der Basis ein dort angreifender Vertikal- oder Hubantrieb vorhanden. Darüber hinaus wird eine Magnetlagerung für den vorerwähnten Schlitten eingesetzt.
Erfindungsgemäß ist der Linearantrieb als ein mit einem Fluid, insbesondere einem Gas beaufschlagbarer, ansonsten geschlossener Zylinder mit einem im Zylinder beweglich angeordneten, doppeltwirkenden Kolben ausgebildet.
Der Kolben ist mit einer Magnetanordnung versehen.
Weiterhin weist der Schlitten einen mit dem Zylinder, mindestens absatzwei-se, außen umgreifenden magnetischen Ring auf, welcher den Zylinder berüh-rungslos umgibt. Der Schlitten ist gegenüber der Basis berührungslos translatorisch bewegbar und gegen rotatorische Verkippung gesichert ebenfalls magnetisch geführt.
Ausgestaltend steht die Basis mit Linearantrieb und Endeffektor mit einem Hub- Antrieb in Verbindung. Hierfür ist eine mit der Basis verbundene Welle mit Lagerung vorgesehen.
Die Welle ist mittels magnetischer Rotationskupplung um ihre Achse drehbar und bezogen auf den Dreh- oder Verschwenkwinkel feststellbar.
Die vorerwähnte Welle ist bevorzugt als Hohlwelle ausgeführt. Über entsprechende Kanäle in der Welle ist eine Zu- und Abführung des Fluides zur Bewegung des Kolbens im Zylinder des Linearantriebes realisierbar.
Mindestens die Basis mit Endeffektor und Substrathalter, Linearantrieb und Magnetführung befinden sich im Prozessvakuum, wobei eine Partikelgenerie-rung unter einer Oberflächenreinheitsklasse von 10.000, eine akkumulierte molekulare Kontamination von schweren Kohlenwasserstoffen von kleiner 10 pg/cm2 sowie eine Ausgasrate von kleiner 2E-9 mbar ■ I / (s ■ cm2) eingehal-ten ist.
Der Schlitten und der magnetische Ring können monolithisch oder einstückig ausgebildet werden. Zusätzlich ist gegen rotatorische Verkippung eine linea-re Magnetzwangsführung vorhanden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist am, dem Substrathalter gegenüberliegenden Ende, ein Ausgleichsgewichtskörper angeordnet.
Der Hub-Antrieb befindet sich auf der dem Prozessvakuum abgewandten, atmosphärischen Seite.
Der magnetische Ring kann als Ringzylinder mit mehreren magnetischen Abschnitten ausgebildet werden.
Der Kolben ist gegenüber dem Zylinderinneren bzw. Zylinderinnenwandung mittels in Ringnuten befindlichen elastischen Elementen abgedichtet. Insbesondere durch die kolbenstangenlose Zylinderausbildung nebst Kolben, welcher Fluid beaufschlagt wird und dem erwähnten Magnetschlitten ist eine unerwünschte Partikelgenerierung auf ein Mindestmaß reduziert. Durch den Magnetschlitten ist die gewünschte translatorische Verschiebung des Substrathalters möglich, wobei eine rotatorische Verkippung durch eine zusätzli-che lineare Magnetzwangsführung vermieden wird.
Im Vergleich zum Stand der Technik liegt einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung darin, einen, mit einem Fluid angetriebenen doppeltwirkenden Kolben in einem allseitig geschlossenen und mittels des Fluides beaufschlagten Zylinder zu bewegen, wobei dessen Bewegung über eine magnetische Kraftkopplung auf einen, den Zylinder äußerlich berührungslos umgebenden Ring zum Zweck des Erzeugens der linearen Bewegung übertra-gen wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Figur 1 eine seitliche Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Vorrich-tung mit Substrathalter bzw. Endeffektor, den pneumatischen Zylin-der nebst Kolben und Magnet sowie erkennbarer magnetischer Füh-rung und der Hubvorrichtung zum Erzeugen einer vertikalen Bewe-gung;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung (Teil weggeschnitten) der erfindungsgemäßen Vorrichtung analog Figur 1 mit Details im Hinblick auf die magnetische Führung des Linearantriebes und der magnetischen Rotationskupplung (rechter Bildteil gemäß Figur 2) und
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch den Zylinder und Kolben des Linearantriebes mit den Elementen der magnetischen Führung.
Die Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes z.B. eines Substrates, in einem Prozessvakuum geht von einer Basis 4 aus, die in ihrem Inneren mittels der magnetischen Führung 40 aufweist. Ein Endeffektor 10 mit einem Substrathalter 1 an einem seiner Enden ist translatorisch und rotatorisch bewegbar und in der Basis 4 geführt.
An dem Objektträger oder Substrathalter 1 gegenüberliegenden Ende ist ein Gegengewichtskörper 5 vorhanden.
Der eigentliche Linearantrieb umfasst einen pneumatischen Zylinder 2 inner-halb der Basis 4 mit magnetischer Führung 40.
Der pneumatische Zylinder 2 weist in seinem Inneren einen doppelt wirken-den, beweglichen Kolben 3 auf, welcher Magneten 30 im Kolben 3 umfasst.
Wie insbesondere in der Figur 3 ersichtlich, ist außenseitig des Zylinders 2 ein Schlitten, ausgebildet als Magnetschlitten 11 vorhanden.
Der Schlitten ist mit dem Endeffektor und damit mit dem Substrathalter 1 gekoppelt.
Über die Wechselwirkung der Magneten 30 im Kolben mit den Magneten des Schlittens 11 wird die Bewegung des Kolbens 3 auf den Schlitten 11 berührungslos übertragen.
Die weitere Führung und die Sicherung gegen ein rotatorisches Verkippen wird über die Magnetanordnung 40 an der Basis und 41 im Bereich des Schlittens erreicht.
Zum Erzeugen einer vertikalen Bewegung der Basis mitsamt des Linearan-triebes ist eine Hubvorrichtung 6 vorhanden, die sich außerhalb des Pro-zessvakuums auf der atmosphärischen Seite befindet.
Ein Teil einer Vakuumkammer ist mit dem Bezugszeichen 9 angedeutet.
Die Verbindung zwischen Linearantrieb und Hubvorrichtung 6 erfolgt über eine Welle 12. Die Welle 12 ist, wie aus den Figuren 1 und 2 sowie der Detaildarstellung gemäß Figur 2 als Hohlwelle ausgebildet und besitzt Kanäle zur Zu- und Abführung des Fluides zur Bewegung des Kolbens über einen Gasein- bzw. Gasauslass.
Eine Rotationskupplung (siehe Figur 2/Detaildarstellung) ermöglicht eine Drehung bzw. ein Verschwenken gemäß der diesbezüglichen Pfeildarstellung in Figur 2.
Ein Balg 7, welcher in seiner Länge veränderbar ist, umschließt die Welle 12 außenseitig.
Endseitig ist die Welle geführt und es ist eine Abdichtung 13 ausgebildet.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum, umfassend eine Basis (4) mit einem Endeffektor (10) mit Substrathalter (1), einen über einen Schlitten (11) mit dem Endeffektor
(10) gekoppelten Linearantrieb sowie eine Magnetlagerung für den Schlitten (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb als ein mit einem Fluid beaufschlagbarer, ansonsten geschlossener Zylinder (2) mit einem doppelt wirkendem Kolben (3) ausgebildet ist, wobei der Kolben (3) mit einer Magnetanordnung (30) versehen ist, weiterhin der Schlitten (11) einen den Zylinder (2), mindestens abschnittsweise außen umgreifenden magnetischen Ring (14) aufweist, welcher den Zylinder (2) berührungslos umgibt und der Schlitten
(11) gegenüber der Basis (4) berührungslos translatorisch bewegbar und gegen rotatorische Verkippung gesichert und magnetisch (40; 41) geführt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (4) mit Linearantrieb und Endeffektor (10) mit einem Vertikaloder Hubantrieb, insbesondere einem Hub-Antrieb (6) in Verbindung steht und hierfür eine, mit der Basis (4) verbundene Welle (12) mit Dichtung (13) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (4) über die Welle (12) mittels magnetischer Rotationskupplung (8) um die Achse der Welle (12) drehbar und feststellbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) als Hohlwelle ausgeführt ist und über Kanäle zur Zu- und Abführung des Fluides zur Bewegung des Kolbens (3) im Zylinder (2) des Linearantriebes verfügt. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens die Basis (4) mit Endeffektor (10) und Substrathalter (1), Linearantrieb und Magnetführung im Prozessvakuum befinden, wobei eine Partikelgenerierung unter einer Oberflächenreinheitsklasse von 10.000 , eine akkumulierte molekulare Kontamination von schweren Kohlenwasserstoffen von kleiner 10 pg/cm2 sowie eine Ausgasrate von kleiner 2E-9 mbar ■ I / (s ■ cm2) eingehalten ist. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (11) und der magnetische Ring (14) einstückig ausgebildet und zusätzlich gegen eine rotatorische Verkippung mittels linearer Magnetzwangsführung gesichert sind. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am, dem Substrathalter (1) gegenüberliegenden Ende ein Ausgleichsgewichtskörper (5) angeordenbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb (6) wahlweise auf der dem Vakuum abgewandten atmosphärischen Seite befindlich ist. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Ring (14) als Ringzylinder mit mehreren magnetischen Abschnitten ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) gegenüber der Zylinderinnenwandung mittels in Ringnuten befindlichen elastischen Elementen abgedichtet ist.
PCT/EP2023/078033 2022-10-12 2023-10-10 Vorrichtung zum halten, positionieren und/oder bewegen eines objektes in einem vakuum WO2024079111A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022126599.4 2022-10-12
DE102022126599 2022-10-12
DE102022130959.2 2022-11-23
DE102022130959.2A DE102022130959B3 (de) 2022-10-12 2022-11-23 Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024079111A1 true WO2024079111A1 (de) 2024-04-18

Family

ID=88373754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/078033 WO2024079111A1 (de) 2022-10-12 2023-10-10 Vorrichtung zum halten, positionieren und/oder bewegen eines objektes in einem vakuum

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024079111A1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01316191A (ja) * 1988-06-14 1989-12-21 Seiko Seiki Co Ltd 磁気浮上搬送装置
JPH0465853A (ja) * 1990-07-06 1992-03-02 Seiko Instr Inc 真空内搬送ロボット
US5397212A (en) * 1992-02-21 1995-03-14 Ebara Corporation Robot with dust-free and maintenance-free actuators
US5720010A (en) * 1995-08-22 1998-02-17 Ebara Corporation Control system for a linear actuator including magnetic bearings for levitating a robot arm
DE102009038756A1 (de) * 2009-05-28 2010-12-09 Semilev Gmbh Vorrichtung zur partikelfreien Handhabung von Substraten
EP2346148A1 (de) 2010-01-15 2011-07-20 Maxon Motor AG Linear-Antrieb
DE102010045437A1 (de) 2010-09-15 2012-03-15 Forschungszentrum Jülich GmbH Linearantrieb
DE102015004582A1 (de) 2015-04-09 2016-10-13 Mecatronix Ag Vorrichtung zum Halten, Positionieren und Bewegen eines Objekts
DE102016121674A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 scia Systems GmbH Vorrichtung zur Bearbeitung eines Bauteils, Verfahrwagen für eine solche Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01316191A (ja) * 1988-06-14 1989-12-21 Seiko Seiki Co Ltd 磁気浮上搬送装置
JPH0465853A (ja) * 1990-07-06 1992-03-02 Seiko Instr Inc 真空内搬送ロボット
US5397212A (en) * 1992-02-21 1995-03-14 Ebara Corporation Robot with dust-free and maintenance-free actuators
US5720010A (en) * 1995-08-22 1998-02-17 Ebara Corporation Control system for a linear actuator including magnetic bearings for levitating a robot arm
DE102009038756A1 (de) * 2009-05-28 2010-12-09 Semilev Gmbh Vorrichtung zur partikelfreien Handhabung von Substraten
EP2346148A1 (de) 2010-01-15 2011-07-20 Maxon Motor AG Linear-Antrieb
DE102010045437A1 (de) 2010-09-15 2012-03-15 Forschungszentrum Jülich GmbH Linearantrieb
DE102015004582A1 (de) 2015-04-09 2016-10-13 Mecatronix Ag Vorrichtung zum Halten, Positionieren und Bewegen eines Objekts
DE102016121674A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 scia Systems GmbH Vorrichtung zur Bearbeitung eines Bauteils, Verfahrwagen für eine solche Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1281007B1 (de) Maschine, vorzugsweise vakuumpumpe, mit magnetlagern
DE102014111236B3 (de) Orbitalschüttler mit Auswuchtvorrichtung
DE10112221A1 (de) Vakuumlagerstruktur und Verfahren zum Abstützen eines beweglichen Elements
EP1973154B1 (de) Vorrichtung zum Bewegen eines Carriers in einer Vakuumkammer
DE8224788U1 (de) Industrie-roboter
EP2187434B1 (de) Aerostatisch geführtes Tischsystem für die Vakuumanwendung
WO2020058150A1 (de) Stifthubvorrichtung
EP3397423A1 (de) Dämpfung von schwingungen einer maschine
EP3602739B1 (de) E-motor mit umschaltelementen im magnetkreis
DE102022130959B3 (de) Vorrichtung zum Halten, Positionieren und/oder Bewegen eines Objektes in einem Vakuum
WO2024079111A1 (de) Vorrichtung zum halten, positionieren und/oder bewegen eines objektes in einem vakuum
DE60314343T2 (de) Stossabsorbierende Einrichtung in einer Positionierungseinrichtung
DE10224100B9 (de) Lagerung eines Rotationsteils
DE10236239B4 (de) Koordinaten-Messtisch
EP1681181A2 (de) Federträger mit einem höhenverstellbaren Federteller
EP2431614A2 (de) Vakuumpumpe
DE102007054308A1 (de) Antriebsvorrichtung für Erodierwerkzeuge
DE102008034948A1 (de) Vakuumpumpe
EP3016905A2 (de) Befülladapter
DE102009039621B4 (de) Teilchenstrahlbearbeitungsvorrichtung wie eine Elektronenstrahlbearbeitungsvorrichtung
EP1386385B1 (de) Linearmotor mit integrierter führung
WO2004068925A1 (de) Aufsetz-positioniervorrichtung zum aufsetzen von objekten auf substrate
DE102005030161A1 (de) Vertikalantrieb mit Luftführung und Gewichtskompensation
DE4023403A1 (de) Beruehrungsfrei gefuehrter positioniertisch
DE102008007510A1 (de) Vorrichtung zum Transportieren von Substraten mittels linearen Antrieben, mit Doppel-Vakuum-Kammer und mit mehrfach Greifersystemen