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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Kalibrieren eines beweglichen Tischsystems einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes. Bei dem Werkstück handelt es sich insbesondere um ein Halbleitersubstrat, welches mit der Vorrichtung zu belichten ist. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des beweglichen Tischsystems. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes.
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Die
DE 10 2018 132 001 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken mit hohem Werkstückdurchsatz. Die Vorrichtung umfasst ein bewegliches Tischsystem mit zwei gleichartigen Tischen auf einer gemeinsamen Schienenanordnung mit einem linearen Schienenbereich unterhalb von einer Registriereinheit und einer Bearbeitungseinheit.
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Aus der
DE 10 2006 057 536 A1 ist ein Hochleistungs-Strahlverschluss- und Spaltsystem für Synchrotronstrahlung bekannt, bei welchem Synchrotronstrahlungsabsorber symmetrisch gegenüberliegend zu einer Längsachse angeordnet sind. Die Synchrotronstrahlungsabsorber werden von zwei Präzisionshubtischen getragen, die jeweils einen darin horizontal verschiebbaren Antriebskeil und einen komplementären, vertikal verschiebbaren Hubkeil aufweisen.
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Die
DE 693 29 611 T2 betrifft eine Beschichtungs- und Entwicklungsbehandlungsvorrichtung zum Beschichten eines Halbleiter-Wafers. Eine Tischsteuereinrichtung dient dazu, einen Wafertisch als Reaktion auf ein Signal von einer Schärfesteuereinrichtung anzusteuern.
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Die
US 2020/0272062 A1 zeigt ein Verfahren zur vertikalen Steuerung einer Lithografiemaschine. Bei diesem Verfahren werden vertikale Messsensoren angesteuert, um Gesamtoberflächenprofildaten eines Werkstückes zu erhalten. Basierend darauf erfolgt eine globale Nivellierung. Anschließend wird durch eine Abtastbelichtung ein lokales Oberflächenprofil des Werkstückes mit den vertikalen Messsensoren vermessen. Ein Maskentisch, ein Werkstücktisch und ein Projektionsobjektiv werden angesteuert, um die Höhe sowie die Neigungen um die x-Achse und die y-Achse entsprechend dem lokalen Oberflächenprofil des Werkstückes in Realzeit zu kompensieren. Das Verfahren kann für die Herstellung von Halbleitern angewendet werden.
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Die
DE 10 2014 209 040 A1 zeigt ein Verfahren zum Kalibrieren eines Interferometers. Bei diesem Verfahren erfolgt ein Anfahren von verschiedenen, in einem Prüfvolumen des Messgerätes liegenden und durch Orts- und/oder Winkelkoordinaten auszeichnungsbaren Punkten. In den jeweiligen Punkten werden Messsignale erzeugt. Aus den Messsignalen und den Orts- und/oder Winkelkoordinaten werden Parameter eines Rechenmodells des Messgerätes bestimmt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Koordinatensystem, auf welches sich die Koordinaten der Punkte des Prüfvolumens beziehen, aus fehlerbehaftet angefahrenen Punkten definiert wird, indem exakt sechs Koordinaten von drei Punkten vorbestimmte Koordinatenwerte zugewiesen werden.
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Die
DE 10 2010 007 970 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erweitern des beim Prägehub zur Verfügung stehenden Stellweges von linearen Stellgliedern. Ein Keilfehlerausgleichskopf weist einen beweglichen Teil, einen stationären Teil und drei lineare Stellglieder auf. Die linearen Stellglieder sind jeweils an einem Ende mit einem der beiden Teile und am anderen Ende über Keile mit dem anderen der beiden Teile verbunden.
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Die
DE 11 2013 003 869 B4 beschreibt einen Chuck zum Ausrichten eines ersten ebenen Substrats parallel zu einem zweiten ebenen Substrat. Der Chuck weist eine obere Platte, eine untere Platte und mindestens einen Abstandsmesssensor zur Messung eines Abstandes zwischen einer Oberseite der oberen Platte und einer Oberfläche des zweiten ebenen Substrates auf. Drei lineare Stellglieder stehen in Kontakt mit der oberen Platte und der unteren Platte.
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Die
DD 298 327 A5 zeigt eine Einrichtung zum Positionieren eines langen schlanken Teilungsträgers relativ zur optischen Achse und zur Bildebene eines optisch abbildenden Systems. Durch die Anordnung von drei Höhenverstellungsgetrieben und zwei Gelenkvierecken zwischen einem Grobtisch und einem Feintisch wird eine hochgenaue Positionierung eines Teilungsträgers in Richtung der optischen Achse und quer dazu ermöglicht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, ein bewegliches Tischsystem einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes sehr genau verfahren zu können, um insbesondere plattenförmige Werkstücke in Form von großflächigen Halbleitersubstraten bearbeiten zu können.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch Verfahren gemäß den beigefügten Ansprüchen 1 und 7 sowie durch eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Kalibrieren eines beweglichen Tischsystems einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes. Das Tischsystem ist zur Aufnahme des plattenförmigen Werkstückes ausgebildet, um es in der Vorrichtung bearbeiten zu können. Das plattenförmige Werkstück ist bevorzugt durch ein Halbleitersubstrat gebildet, welches eine Länge und eine Breite aufweist, welche bevorzugt mindestens 400 mm und weiter bevorzugt mindestens 600 mm betragen. Derartig große Halbleitersubstrate führen zu sehr hohen Genauigkeitsanforderungen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erfüllbar sind. Die Vorrichtung ist bevorzugt zum Belichten des Halbleitersubstrates ausgebildet, um Strukturen auf dem Halbleitersubstrat ausbilden zu können. Hierfür umfasst die Vorrichtung bevorzugt einen Laser zum Belichten des Halbleitersubstrates, welcher bevorzugt kurzwellige Strahlung im UV-Bereich oder blaues Licht emittiert. Die Vorrichtung kann aber auch für andere Bearbeitungsvorgänge ausgebildet sein.
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Das Tischsystem umfasst drei individuell steuerbare Höhenverstellungsantriebe zum Heben und Senken des Tisches, sodass durch die drei Höhenverstellungsantriebe eine Höhe und eine Ausrichtung des Tisches veränderbar sind. Die drei Höhenverstellungsantriebe sind nicht gemeinsam auf einer Geraden angeordnet, sondern sie bilden ein Dreieck, welches sich über die flächige Ausdehnung des Tisches erstreckt. Die drei Höhenverstellungsantriebe sind bevorzugt unter dem Tisch angeordnet, sodass jeder der drei Höhenverstellungsantriebe an seiner jeweiligen Position den Tisch heben und senken kann. Die Höhenverstellungsantriebe sind bevorzugt jeweils durch einen Keilantrieb gebildet. Die Keilantriebe umfassen jeweils einen Keil, welcher relativ um einen Verfahrweg verschiebbar ist, um einen Hub zu bewirken. Der Tisch ist bevorzugt über Luftlager auf den drei Höhenverstellungsantrieben gelagert. Da die drei Höhenverstellungsantriebe individuell ansteuerbar sind, können sie den Tisch unterschiedlich heben und senken, was zur Ausrichtung des Tisches führt. Das Ausrichten umfasst bevorzugt ein Kippen und Neigen des Tisches bzw. ein Kippen und Rollen des Tisches. Somit ist ein auf dem Tisch angeordneter Normalenvektor um eine beliebige Achse schwenkbar.
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Das Tischsystem ist dazu ausgebildet, das Werkstück mit einer Genauigkeit zu positionieren, welche bevorzugt 10 um oder weiter bevorzugt 2 um beträgt. Das Tischsystem ist zudem dazu ausgebildet, das Werkstück mit einer Kipp-Neige-Genauigkeit auszurichten, welche bevorzugt 10 µm auf 1 m beträgt.
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Die Vorrichtung umfasst ein Messsystem zum Messen zumindest einer Höhe und einer Ausrichtung des auf dem Tisch befindlichen plattenförmigen Werkstückes. Dieses Messsystem wird benötigt, um das plattenförmige Werkstück in der Vorrichtung bearbeiten zu können. Dieses Messsystem ist bevorzugt dazu ausgebildet, die Oberfläche des plattenförmigen Werkstückes zu vermessen. Dieses Messsystem ist bevorzugt dazu ausgebildet, die Oberfläche des durch ein Halbleitersubstrat gebildeten plattenförmigen Werkstückes zu vermessen, um dieses genau belichten zu können. Bei dem Messsystem handelt es sich bevorzugt um ein optisches Messsystem. Das Messsystem umfasst bevorzugt mindestens eine Kamera.
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In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein mehrfaches Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe, um drei verschiedene Kalibrierungspositionen des Tisches zu erzielen. Die drei Kalibrierungspositionen unterscheiden sich dadurch, dass der Tisch unterschiedliche Höhen und/oder Ausrichtungen aufweist. Die drei Höhenverstellungsantriebe werden betrieben, um jeweils eine der drei Kalibrierungspositionen anzufahren. Die drei Kalibrierungspositionen werden nacheinander angefahren. Beim Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe werden jeweilige Verfahrwege der einzelnen drei Höhenverstellungsantriebe als Kalibrierungsverfahrwege aufgezeichnet. Somit ist bekannt, welche Verfahrwege die einzelnen Höhenverstellungsantriebe absolviert haben, um die jeweilige Kalibrierungsposition des Tisches zu bewirken. Somit sind jeder der drei Kalibrierungspositionen jeweils drei Kalibrierungsverfahrwege zugeordnet. Wenn eine der drei Kalibrierungspositionen erreicht wurde, wird das Messsystem der Vorrichtung dazu benutzt, eine Höhe und eine Ausrichtung einer Oberfläche des Tisches zu bestimmen. Somit wird die Lage der Oberfläche des Tisches im Raum mithilfe des Messsystems bestimmt. Insoweit wird das Messsystem für eine Messung genutzt, für die es nicht originär vorgesehen ist. Das Messsystem ist originär zum Vermessen des Werkstückes zur Bearbeitung des Werkstückes vorgesehen. Die Erfindung sieht jedoch zudem eine Nutzung des Messsystems zum Vermessen der Lage des Tisches in den Kalibrierungspositionen vor, um das Tischsystem zu kalibrieren. Durch das Bestimmen jeweils der Höhe und der Ausrichtung der Oberfläche des Tisches in den einzelnen drei Kalibrierungspositionen mithilfe des Messsystems werden drei Kalibrierungsmesswertsätze erhalten. Jeder der drei Kalibrierungsmesswertsätze umfasst die Messwerte für die Höhe und Ausrichtung der Oberfläche des Tisches in der jeweiligen der drei Kalibrierungspositionen. Die Oberfläche des Tisches ist bevorzugt eben. Durch die Bestimmung der Höhe und der Ausrichtung der Oberfläche des Tisches werden implizit auch die Höhe und die Ausrichtung des Tisches bestimmt.
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In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt das Ermitteln einer mathematischen Abhängigkeit einer Lage einer den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe. Diese Abhängigkeit wird auf der Grundlage der vorliegenden drei Kalibrierungsmesswertsätze und der aufgezeichneten Kalibrierungsverfahrwege ermittelt. Die aufgezeichneten Kalibrierungsverfahrwege beschreiben, welche Verfahrwege von den drei Höhenverstellungsantrieben so absolvieren sind, um die drei Kalibrierungspositionen des Tisches zu erzielen. Aus diesen drei exemplarischen Abhängigkeiten wird eine allgemeine Abhängigkeit der Lage der den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe bestimmt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass für jede der drei exemplarischen Abhängigkeiten eine Gleichung aufgestellt wird, in welcher die jeweils aufgezeichneten Kalibrierungsverfahrwege und die jeweilige Kalibrierungsposition die bekannten Variablen bilden und in welcher die die Kalibrierungsverfahrwege und die Kalibrierungsposition verknüpfenden Koeffizienten die unbekannten Variablen bilden. Somit wird ein Gleichungssystem erhalten, bei welchem die Anzahl der Gleichungen der Anzahl der unbekannten Variablen gleicht. Das Gleichungssystem ist mathematisch zu lösen, wodurch die genannten Koeffizienten bestimmt werden. Bei der den Tisch beschreibenden Ebene kann es sich beispielsweise um eine ebene Oberfläche des Tisches oder um eine mittlere Ebene des Tisches handeln. Die Lage dieser Ebene wird bevorzugt durch einen Ortsvektor und einen Normalenvektor beschrieben. Durch die ermittelte mathematische Abhängigkeit ist bekannt, welche Verfahrwege die Höhenverstellungsantriebe zurücklegen müssen, um den Tisch an eine gewünschte Position und Lage zu bewegen. Da diese ermittelte mathematische Abhängigkeit durch das Messsystem verifiziert ist, stellt sie eine Kalibrierung des Tischsystems dar.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein ohnehin vorhandenes Messmittel, nämlich das Messsystem zum Messen zumindest einer Höhe und einer Ausrichtung des auf dem Tisch befindlichen plattenförmigen Werkstückes, zum Kalibrieren des beweglichen Tischsystems genutzt wird, woraufhin das Tischsystem durch eine offene Steuerung zum Erzielen einer gewünschten Position und Ausrichtung des Tisches betreibbar ist und dennoch eine äußerst genaue Positionierung und Ausrichtung des Tisches erlaubt, wodurch der Einsatz der Vorrichtung beispielsweise zum Belichten von großen Halbleitersubstraten ermöglicht ist. Durch die erfindungsgemäß erhöhte Genauigkeit der Positionierung und Ausrichtung des durch den Tisch getragenen Halbleitersubstrates kann eine Belichtungseinrichtung der Vorrichtung zum Belichten des Halbleitersubstrates weit weniger aufwändig ausgeführt werden. So kann insbesondere eine Fokussierungseinrichtung der Belichtungseinrichtung weit weniger aufwändig ausgeführt werden, da eine Fokussierung nur noch in einem kleinen Bereich erforderlich ist.
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Gemäß dem Verfahren werden drei verschiedene Kalibrierungspositionen angefahren und vermessen. Da nur diese drei Kalibrierungspositionen notwendig sind, werden bevorzugt nur diese genau drei Kalibrierungspositionen angefahren und vermessen. Grundsätzlich können aber auch mehr als drei Kalibrierungspositionen angefahren und vermessen werden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die Lage der den Tisch beschreibenden Ebene durch eine Höhe und eine Ausrichtung der Ebene beschrieben. Die Höhe und die Ausrichtung sind von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe abhängig. Diese Abhängigkeit wird im Ergebnis des Verfahrens ermittelt. Die Höhe der Ebene im Raum wird bevorzugt durch einen Ortsvektor beschrieben, der von einem Nullpunkt eines gewählten Koordinatensystems zu einem Punkt der Ebene zeigt. Die Ausrichtung der Ebene wird bevorzugt durch einen Normalenvektor beschrieben, welcher in dem genannten Punkt auf der Ebene steht.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Höhenverstellungsantriebe jeweils durch einen Keilantrieb gebildet. Die drei Keilantriebe umfassen jeweils einen elektrischen rotativen Motor, eine durch den Motor antreibbare Spindel und einen auf der Spindel angeordneten Keil. Der Keil sitzt als Spindelmutter auf der Spindel. Wenn sich der jeweilige Motor dreht, dreht dieser die jeweilige Spindel, sodass der jeweilige Keil um den Verfahrweg verschoben wird. Die Keilantriebe umfassen jeweils einen Gegenkeil, auf welchen der jeweilige Keil wirkt bzw. aufliegt. Bei einer ersten Ausführungsform wird durch Verschieben des Keiles der Gegenkeil gehoben bzw. gesenkt. Die Richtung der Verschiebung des jeweiligen Keiles und die Richtung des Anhebens des jeweiligen Gegenkeiles bzw. des Anhebens des Tisches sind bevorzugt senkrecht zueinander. Die Richtung der Verschiebung des jeweiligen Keiles liegt bevorzugt in einer horizontalen Ebene. Bei einer zweiten Ausführungsform wird der Keil auf dem Gegenkeil verschoben, sodass dadurch der Keil gehoben bzw. gesenkt wird. Bei beiden Ausführungsformen weisen die Keile und die Gegenkeile jeweils einen Keilwinkel auf, welcher bevorzugt zwischen 10° und 80° beträgt. Die drei Keilantriebe umfassen bevorzugt jeweils weiterhin einen Drehwinkelsensor zur Messung eines Drehwinkels des Motors bzw. der Spindel. Dieser Drehwinkel bewirkt den jeweiligen Verfahrweg. Daher werden die Verfahrwege der Keilantriebe bevorzugt jeweils über den mit dem Drehwinkelsensor messbaren Drehwinkel bestimmt.
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Bei alternativ bevorzugten Ausführungsformen sind die Höhenverstellungsantriebe jeweils durch einen Spindelantrieb, durch eine Schwingspule, durch einen Piezoaktor oder durch einen Linearmotor gebildet. Grundsätzlich können auch andere Antriebsformen genutzt werden.
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Bevorzugt werden die Drehwinkel mit den jeweiligen Drehwinkelsensoren inkrementell gemessen, sodass die Verfahrwege der Höhenverstellungsantriebe in Form von Inkrementen bestimmt werden. Die Drehwinkelsensoren sind bevorzugt jeweils für eine inkrementelle Messung mit mindestens 20.000 Inkrementen je Umdrehung ausgebildet.
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Die einzelnen Höhenverstellungsantriebe werden bevorzugt jeweils geregelt betrieben, um einen vorgegebenen Verfahrweg zu erzielen. In diesen einzelnen Regelungen bildet der zu erzielende Verfahrweg eine Führungsgröße. Der tatsächlich erzielte Fahrweg bildet die Regelgröße. Dabei wird der Verfahrweg bevorzugt durch den Drehwinkel beschrieben. Insofern der jeweilige Drehwinkel inkrementell gemessen wird, wird bevorzugt für jeden der Höhenverstellungsantriebe zunächst eine Initialisierung vorgenommen. Bei dieser Initialisierung wird der jeweilige Motor an eine Referenzposition gedreht, deren absoluter Drehwinkel bekannt ist, sodass danach lediglich die Inkremente zu messen sind. Alternativ bevorzugt wird der jeweilige Drehwinkel absolut gemessen, insbesondere mit einem absoluten Encoder oder einem externen Messsystem. Bei der absoluten Messung ist eine Initialisierung nicht erforderlich.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Bestimmen der Höhe und der Ausrichtung der Oberfläche des Tisches in den einzelnen drei Kalibrierungspositionen mit dem Messsystem jeweils durch eine Triangulationsmessung. Hierfür umfasst das Messsystem bevorzugt mindestens eine Kamera, welche in Richtung des Tisches ausgerichtet ist. Die Triangulationsmessung wird mithilfe der mindestens einen Kamera ausgeführt.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Betreiben eines beweglichen Tischsystems einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes. Das Tischsystem wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kalibrieren eines Tischsystems kalibriert. Bevorzugt wurde eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens zum Kalibrieren des Tischsystems angewendet. Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes und das Tischsystem wurden bereits oben im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Kalibrieren beschrieben. Da das Tischsystem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kalibriert wurde, liegt die mathematische Abhängigkeit einer Lage einer den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe vor.
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In einem weiteren Schritt wird das plattenförmige Werkstück auf dem Tisch angeordnet. Das Werkstück wird bevorzugt auf dem Tisch fixiert; bevorzugt durch ein technisches Vakuum. Auf einer Oberfläche des Werkstückes befinden sich Referenzmerkmale, welche dazu dienen, eine Lage des Werkstückes im Raum mithilfe des Messsystems bestimmen zu können. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Vermessen der Referenzmerkmale mit dem Messsystem, um eine Lage des Werkstückes im Raum und schließlich in Bezug auf eine den Tisch beschreibende Ebene zu bestimmen. Zuvor wird der Tisch des kalibrierten Tischsystems bevorzugt in eine Referenzposition gebracht.
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Das Betreiben des Tischsystems erfolgt mit dem Ziel, das Werkstück in eine bestimmte Position zu bringen, in welcher es zu bearbeiten ist. Diese Position wird durch eine Soll-Werkstückposition der Oberfläche des Werkstückes beschrieben. Ausgehend von dieser Soll-Werkstückposition der Oberfläche des Werkstückes wird eine Soll-Tischposition der den Tisch beschreibenden Ebene bestimmt. Hierfür wird die Form des Werkstückes berücksichtigt, welche bevorzugt durch das Vermessen der Referenzmerkmale bestimmt wird. Somit besteht das Ziel, den Tisch in die Soll-Tischposition zu bringen.
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In einem weiteren Schritt erfolgt ein Bestimmen von Verfahrwegen, welche durch die drei Höhenverstellungsantriebe zu verfahren sind, um den Tisch in die Soll-Tischposition zu bewegen. Diese Bestimmung erfolgt ausgehend von der Soll-Tischposition und auf der Grundlage der zuvor ermittelten mathematischen Abhängigkeit der Lage der den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe.
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In einem weiteren Schritt erfolgt ein Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe, um die drei Höhenverstellungsantriebe die zu verfahrenden Verfahrwege verfahren zu lassen. Im Ergebnis befindet sich der Tisch in der Soll-Tischposition, da in der zuvor durchgeführten Kalibrierung die Abhängigkeit der Lage der den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe ermittelt wurde und die zu verfahrenden Verfahrwege demensprechend bestimmt wurden. Die Höhe und Ausrichtung des Tisches stellen somit Steuergrößen aber keine Regelgrößen dar. Die Höhe und Ausrichtung des Tisches werden während des Betreibens des beweglichen Tischsystems nicht gemessen. Stattdessen wurden die Höhe und Ausrichtung des Tisches zum Kalibrieren des Tischsystems gemessen. Somit besteht ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des kalibrierten Tischsystems darin, dass die Höhe und Ausrichtung des Tisches während des Betriebes nicht gemessen werden müssen, wodurch das Verfahren schnell durchführbar ist, aber aufgrund der erfindungsgemäßen Kalibrierung dennoch sehr genau ist.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Bestimmen der zu verfahrenden Verfahrwege im Rahmen einer Simulation. Hierfür wird zunächst ein mathematisches Modell bereitgestellt, welches die Höhenverstellungsantriebe und den Tisch mit dem darauf befindlichen plattenförmigen Werkstück beschreibt. Dieses Modell wurde bevorzugt vorab bestimmt, sodass es lediglich zu laden ist, um es bereitzustellen. Das Modell beschreibt geometrische Eigenschaften des Tisches und des darauf befindlichen plattenförmigen Werkstück sowie eine Mechanik der Höhenverstellungsantriebe. Somit beschreibt das Modell auch einen Zusammenhang zwischen Rotationen der gegebenenfalls verwendeten rotativen Motoren der Höhenverstellungsantriebe und einer Höhe und Ausrichtung einer Oberfläche des plattenförmigen Werkstückes. Es erfolgt ein Simulieren des Betreibens der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren der zu verfahrenden Verfahrwege, um eine daraus resultierende Bewegung des plattenförmigen Werkstückes vorherzusagen. Hierfür sind die zu verfahrenden Verfahrwege ausgehend von der Soll-Tischposition und von der zuvor ermittelten Abhängigkeit einer Lage einer den Tisch beschreibenden Ebene von den Verfahrwegen der drei Höhenverstellungsantriebe festzulegen. Zudem ist neben den Verfahrwegen eine zeitliche Ablaufvorgabe initial vorzugeben. Durch die Ablaufvorgabe ist definiert, gemäß welchem zeitlichen Ablauf die Verfahrwege zu absolvieren sind. Das erstmalige Simulieren des Betreibens der drei Höhenverstellungsantriebe erfolgt entsprechend der initialen Ablaufvorgabe. Im Ergebnis liegt eine Vorhersage einer Bewegung des plattenförmigen Werkstückes vor, welche das plattenförmige Werkstück absolviert, bis es zur Soll-Position gelangt.
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In einem weiteren Schritt wird die vorhergesagte Bewegung des plattenförmigen Werkstückes bewertet. Es wird geprüft, ob die vorhergesagte Bewegung des plattenförmigen Werkstückes vorab festgelegte Anforderungskriterien erfüllt. Beispielsweise kann es vorkommen, dass das plattenförmige Werkstück schneller als zulässig bewegt wird oder dass das plattenförmige Werkstück während der Bewegung zwischenzeitlich in eine unerlaubte Schräglage gerät. Falls die Anforderungskriterien nicht erfüllt werden, wird die Ablaufvorgabe modifiziert, sodass eine modifizierte Ablaufvorgabe erhalten wird. Es erfolgt ein erneutes Simulieren des Betreibens der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren der zu verfahrenden Verfahrwege, nun aber gemäß der modifizierten Ablaufvorgabe.
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Es wird wiederum geprüft, ob die nun vorhergesagte Bewegung des plattenförmigen Werkstückes die vorab festgelegten Anforderungskriterien erfüllt. Werden die Anforderungskriterien erneut nicht erfüllt, wird die modifizierte Ablaufvorgabe wiederholt modifiziert, sodass eine wiederholt modifizierte Ablaufvorgabe erhalten wird. Das Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren der zu verfahrenden Verfahrwege wird dann gemäß der wiederholt modifizierten Ablaufvorgabe simuliert. Die Schritte des Modifizierens der Ablaufvorgabe, des Simulierens des Betreibens der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren der zu verfahrenden Verfahrwege und des Bewertens der jeweils vorhergesagten Bewegung werden solange wiederholt, bis die vorab festgelegten Anforderungskriterien durch die dann vorhergesagte Bewegung des plattenförmigen Werkstückes erfüllt werden. Die zuletzt verwendete Ablaufvorgabe stellt somit eine validierte Ablaufvorgabe dar. Das Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe erfolgt gemäß der validierten Ablaufvorgabe, wodurch sichergestellt wird, dass das plattenförmige Werkstück gemäß den Anforderungskriterien bewegt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform beginnt das Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe gemäß der validierten Ablaufvorgabe bereits, bevor die validierte Ablaufvorgabe für die gesamten Verfahrwege vorliegt. Hierfür erfolgen der Schritt des Simulierens des Betreibens der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren der zu verfahrenden Verfahrwege, der Schritt des Bewertens der vorhergesagten Bewegung des plattenförmigen Werkstückes und der Schritt des Verwendens der validierten Ablaufvorgabe jeweils für Abschnitte der zu verfahrenden Verfahrwege. Die drei Höhenverstellungsantriebe werden bereits über Abschnitte der Verfahrwege gemäß der validierten Ablaufvorgabe verfahren, während das Betreiben der drei Höhenverstellungsantriebe zum Verfahren weiterer Abschnitte der zu verfahrenden Verfahrwege noch simuliert wird. Hierdurch kann das Verfahren vorzögerungsarm durchgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstückes. Die Vorrichtung umfasst ein bewegliches Tischsystem zur Aufnahme des plattenförmigen Werkstückes. Das bewegliche Tischsystem umfasst einen Tisch und drei individuell steuerbare Höhenverstellungsantriebe zum Heben und Senken des Tisches, sodass durch die drei Höhenverstellungsantriebe eine Höhe und eine Ausrichtung des Tisches veränderbar sind. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Messsystem zum Messen zumindest einer Höhe und einer Ausrichtung des auf dem Tisch befindlichen plattenförmigen Werkstückes. Zudem weist die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung der drei Höhenverstellungsantriebe auf. Die Steuereinheit ist mit dem Messsystem elektrisch verbunden und zur Ausführung zumindest eines der erfindungsgemäßen Verfahren konfiguriert. Die Steuereinheit ist bevorzugt zur Ausführung zumindest einer der beschrieben bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren konfiguriert. Im Übrigen weist die Vorrichtung bevorzugt auch Merkmale auf, die im Zusammenhang mit den Verfahren angegeben sind.
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Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1: ein Tischsystem einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrates;
- 2: einen in 1 gezeigten Keilantrieb des Tischsystems im Detail; und
- 3: eine alternative Ausführungsform des in 1 gezeigten Keilantriebes.
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1 zeigt eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Tischsystems einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Halbleitersubstrates (nicht gezeigt). Das Tischsystem umfasst einen Tisch 01, auf welchem das Halbleitersubstrat (nicht gezeigt) aufzulegen ist, wo es durch ein technisches Vakuum fixiert wird. Das Tischsystem umfasst zudem drei Keilantriebe 02, auf denen der Tisch 01 ruht. Die drei Keilantriebe 02 sind dreiecksartig unter der Fläche des Tisches 01 angeordnet und können individuell betrieben werden, um den Tisch 01 jeweils zu heben oder abzusenken, wodurch eine Höhe des Tisches 01 und auch eine Neigung des Tisches 01 veränderbar sind. Jeder der drei Keilantriebe 02 umfasst einen Elektromotor 03 zum Antrieb einer Spindel 04. Bei jedem der drei Keilantriebe 02 läuft ein Keil 06 auf der Spindel 04, wobei der Keil 06 als Spindelmutter ausgebildet ist. Bei jedem der drei Keilantriebe 02 sitzt ein Gegenkeil 07 auf dem Keil 06. Die Keile 06 sind jeweils nur parallel zur Spindel 04, d. h. in eine horizontale Richtung verschiebbar. Die Gegenkeile 07 sind jeweils nur senkrecht zur Spindel 04, d. h. in eine vertikale Richtung verschiebbar.
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2 zeigt einen der drei in 1 gezeigten Keilantriebe 02 im Detail. Es sind wiederum der Elektromotor 03, die Spindel 04, der Keil 06 und der Gegenkeil 07 dargestellt. Die Keilantriebe 02 weisen zudem jeweils eine Grundplatte 08 sowie ein Linearlager 09 für den Gegenkeil 07 auf. Die Gegenkeile 07 tragen jeweils eine Trageplatte 11, auf welcher der Tisch 01 (gezeigt in 1) montiert ist. Zudem umfassen die Keilantriebe 02 jeweils einen inkrementellen Drehwinkelsensor 12 zur Bestimmung eines Drehwinkels des jeweiligen Elektromotors 03 bzw. der jeweiligen Spindel 04.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform des in 1 gezeigten Keilantriebes. Bei dieser Ausführungsform ist der Keil 06 auf dem Gegenkeil 07 gelagert. Wird der Keil 06 durch den Elektromotor 03 und die Spindel 04 verschoben, so wird er dadurch angehoben bzw. gesenkt.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Tisch
- 02
- Keilantrieb
- 03
- Elektromotor
- 04
- Spindel
- 05
- -
- 06
- Keil
- 07
- Gegenkeil
- 08
- Grundplatte
- 09
- Linearlager
- 10
- -
- 11
- Trageplatte
- 12
- Drehwinkelsensor