[发明专利]用于XY工作台的驱动器以及XY工作台

说明书

公开了一种用于XY工作台的驱动器以及XY工作台。该驱动器具有固定的、铁磁的U形磁轭(1)，所述磁轭包括共同位于平面(XY)内的第一铁芯(1.1)和第二铁芯(1.2)；并且具有可移动铁磁棒(2)，所述磁轭(1)和棒(2)附带具有通量(Φ)的磁路，所述磁路沿着跨所述铁芯(1.1、1.2)与棒(2)之间的空气间隙的路径，并且从中引起抵消棒(2)的重力的垂直磁阻力。棒(2)与由所述铁芯(1.1、1.2)限定的平面(XY)平行并且位于所述平面之下。公开了具有这种驱动器的XY工作台。还公开了用于逆转工作台(6)的运动方向(X)的单独驱动器。

技术领域

本发明涉及用于XY工作台的驱动器的设计方法，所述工作台能够在一个平面的两个延伸方向，并且在一定的范围内，在与该平面垂直的方向，并且相对于工作台围绕这三个线性方向的旋转来定位。

背景技术

工作台在闭环控制下在一个平面的两个方向的精确定位以及工作台在与平面垂直的方向并且相对于工作台围绕这三个线性方向的旋转的位置的闭环控制在半导体制造中首先是重要的要求。在这种情况下，放在工作台上的晶片必须放在工具的下面，例如，曝光设备的透镜、显微镜的物镜或者用于处理或检查晶片的电子束透镜。与固定工具一起，工作台必须能够在晶片本身的数量级上执行在晶片平面上的运动；至少需要与其垂直的小幅校正，并且相对于所有可能的倾斜，以允许补偿晶片的厚度变化，例如，在晶片的正面和反面的平行度偏差。

在这个技术领域中，实际应用为工作台所熟知，该工作台在晶片的宽度之上的单独列内在水平方向来回移动，在晶片每次穿过之后，跳跃到另一列，以便工具在曲折形路径中扫描晶片。在这样做时，工作台的速度在一列内恒定。在这个背景下，需要大力量，主要用于在每列的端部的方向逆转；除此以外，驱动器仅仅需要允许小幅位置校正运动并且保持工作台的速度恒定。

由磁力移动的并且保持悬浮的类型的工作台(称为磁悬浮平台)尤其适合于制造半导体，这是因为由于不使用机械支架，所以这些工作台造成仅仅非常少的干扰颗粒，使这些工作台特别适合于干净的房间。

在美国专利6,879,063 B2中，描述了用于这些工作台的一个实例。在此处，工作台通过磁体的平面阵列移动。在其下面，工作台具有线圈，通过这些线圈，在电流适当地穿过时，工作台可以在所有6个自由度中移动。然而，由于工作台的驱动器不必要地笨重(这是因为在整个工作区域上不需要大力量来加速)，结果，必须移动额外的质量，所以这种类型的工作台不优化用于上述特别的运动模式。此外，移动线圈所需要的供电电缆不利于精确定位。在随着工作台移动的线圈中生成的热量对于很多应用可以是个问题。磁体的领域还可能对各种实际应用不利，与在离子束或电子束应用中一样。

在WO 98/37335 A1中，描述了一种磁力轴承，通过该磁力轴承，负荷能够保持在垂直方向并且放在小距离之上，同时，能够在水平方向移动。U形磁轭在此处用作定子，该定子具有设置在可移动的铁磁棒之上和之下的两个平行的铁芯。永磁体整合在U形磁轭的封闭端内，沿着铁芯引导永磁体的磁通量，磁路在磁轭与棒之间的空气间隙之上封闭。在这种情况下发生的磁阻力抵消棒的重力并且可以借助于线圈来调节，线圈能够削弱或增强磁场，用于垂直地精确定位棒。此外，缠绕在磁轭的一个铁芯上的进一步线圈能够在棒上施加水平力。在各种方向相对于彼此设置的磁轭和棒的几个这种配置允许在所有6个自由度中定位棒以及与棒连接的物体。由驱动器(因此，由棒)移动的质量非常小；驱动器是“动铁”型，与具有动线圈或动磁的驱动器相反。

然而，这种类型的驱动器具有以下缺点：由于彼此啮合的移动和非移动部件具有比较复杂的配置，所以将这种驱动器整合到XY工作台内比较复杂。

发明内容

因此，本发明的目标在于，提供一种用于XY工作台的改进的驱动器，与相关技术相比，该驱动器在机械上容易整合。

该目标由以下所述的用于XY工作台的驱动器实现。