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公開番号2025169932
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-14
出願番号2025076580
出願日2025-05-02
発明の名称半導体処理装置用の高精度XY位置決めシステム
出願人エテル・ソシエテ・アノニム
代理人個人,個人,個人
主分類H02K 41/03 20060101AFI20251107BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】半導体処理装置の積載物を正確に位置決めするための高精度XY位置決めシステムに関する。
【解決手段】本システムは、固定基部と、基部に固定され、直交座標系のX方向に沿って延在する2つの静止リニアガイドと、Xステージ及びXリニアモータと、Yステージ及びYリニアモータとを備える。Xステージは、直交座標系のY方向に沿って延在し、それぞれの静止リニアガイドと摺動可能に係合された横梁を備える。Yステージは、キャリッジ、および、キャリッジに接続され、横梁の案内面に面するパッド面を含む少なくとも1つの空気支承部を備える。後者は、第1の材料のフレームを備える。案内面は、セラミックコーティングと、セラミックコーティングと横梁のフレームとの間の第2の材料の層とを備える。第2の材料は、上記第1の材料の熱膨張係数よりも小さく、上記セラミックコーティングの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体処理装置の積載物を位置決めするためのＸＹ位置決めシステム（１０）であって、
固定基部（１２）と、
前記基部（１２）に固定され、直交座標系のＸ方向に沿って延在する２つの静止リニアガイド（１４ａ、１４ｂ）と、
前記２つの静止リニアガイド（１４ａ、１４ｂ）間に前記直交座標系のＹ方向に沿って延在する横梁（２１）、および、前記横梁（２１）のそれぞれの端部に接続され、それぞれの静止リニアガイド（１４ａ、１４ｂ）と摺動可能に係合された２つのキャリッジ（３０ａ、３０ｂ）を備えるＸステージ（２０）であって、前記横梁（２１）が、第１の材料のフレーム（２２）および案内面（２３）を備える、Ｘステージ（２０）と、
前記積載物を固定的に受けるように構成されたキャリッジ（５２）、および、前記キャリッジ（５２）に接続され、前記横梁（２１）の前記案内面（２３）に面するパッド面（６２）を含む少なくとも１つの空気支承部（６０）を備えるＹステージ（５０）であって、前記少なくとも１つの空気支承部が、前記パッド面（６２）と前記案内面（２３）との間に予め定められた厚さの空気膜（６６）を生成するように前記パッド面（６２）から加圧空気を排出するためのダクト（６４）を備える、Ｙステージ（５０）と、
前記Ｘステージ（２０）をＸ方向に沿って動かすように構成された少なくとも１つのＸリニアモータ（１６）と、
前記Ｙステージ（５０）をＹ方向に沿って動かすように構成されたＹリニアモータ（４０）と
を備え、
前記案内面（２３）が、セラミックコーティング（２５）と、前記セラミックコーティング（２５）と前記横梁（２１）の前記フレーム（２２）との間の第２の材料の層（２４）とを備え、前記第２の材料が、前記第１の材料の熱膨張係数よりも小さく、前記セラミックコーティングの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有することを特徴とする、ＸＹ位置決めシステム（１０）。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記Ｙリニアモータ（４０）が、前記横梁（２１）に接続された磁気トラック（４２）と、前記磁気トラック（４２）の内側に嵌め込まれたグライダ（４４）とを備え、前記トラック（４２）が、Ｙ方向に沿って前記梁（２１）の２つの長手方向側面の間に延在する、請求項１に記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項３】
前記案内面の長さ（Ｌ）および幅（Ｗ）によって画定される領域にわたる前記セラミックコーティング（１６）の平面度が、１から２マイクロメートルの範囲内に含まれる、請求項１または２に記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項４】
前記パッド面（６２）と前記案内面（２３）との間の前記空気膜（６６）の厚さが、３マイクロメートルと６マイクロメートルとの間に含まれる、請求項１～３のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項５】
前記コーティングがアルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）製である、請求項１～４のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項６】
前記第２の材料がニッケルまたはニッケル合金である、請求項１～５のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項７】
前記セラミックコーティングの厚さが２００マイクロメートルから１ミリメートルの範囲内で選択される、請求項１～６のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項８】
前記第２の材料の厚さが、３０マイクロメートルから２００マイクロメートルの範囲内、好ましくは４０マイクロメートルと６０マイクロメートルとの間で選択される、請求項１～７のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項９】
前記セラミックコーティング（２５）が樹脂、例えばフェノール樹脂で含浸される、請求項１～８のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
【請求項１０】
前記横梁（２１）の前記フレーム（２２）がアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１～９のいずれかに記載のＸＹ位置決めシステム（１０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、半導体産業用の位置決めシステムの分野に関し、より詳細には、半導体処理装置の積載物、特にシリコンウェハハンドリングステージを正確に位置決めするための高精度ＸＹ位置決めシステムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
[0002]多軸位置決めシステムは、一般に、レールに沿って摺動するように配置された機械式支承部を備えて、システムに関連するＸ－Ｙ座標系においてステージを位置決めする。機械式支承部には、位置決めシステムが半導体産業からの常に厳しい要求に対処することを妨げるいくつかの制限がある。これらの制限は特に以下のことを含む。
－機械式支承部が摺動するように意図される位置決め機械のレール表面の凹凸によるミクロンレベルの寄生運動または振動。
－機械式支承部の転がり要素とレールとの間に摩擦が生じること。これは、停止する際にスライドにヒステリシス効果を引き起こし、これによってＸ－Ｙ座標系で１００ｎｍより細かい精度でステージを位置決めすることが可能でなくなる。
－摩耗によって粒子が生成すること。粒子は浮遊し表面を汚染することがある。
－摩擦を抑えるためにオイルまたはグリースなどの潤滑剤が使用されること。これによってさらに揮発性粒子が生成され、繊細な部品を汚染する場合がある。
【０００３】
[0003]これらの制限を克服するために、様々な解決策が提案されている。例えば、米国特許第５，０４０，４３１号および米国特許第４，９１６，３４０号は、炭化ケイ素またはアルミナなどのセラミック梁に対して摺動可能に取り付けられた空気支承部を備えるＸＹ位置決めシステムを開示している。このような構造は、ミクロンレベルまでの厳しい平面度公差、および０．２ミクロンまでの小さな粗さの両方を提供できるという利点を有する。
【０００４】
[0004]しかしながら、セラミック梁は、その硬さのために、梁を加工するための複雑で重い設備を必要とし、それによってこれらのシステムの製造コストを増大させるという不都合を有する。加えて、セラミック、特にアルミナは低い熱伝導率を有する。したがって、セラミック梁はモータによって生成される熱を十分放散しない。これはシステムの精度に悪影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第５，０４０，４３１号
米国特許第４，９１６，３４０号
【非特許文献】
【０００６】
ＮｅｗＷａｙ、「ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｉｇｎＧｕｉｄｅ」，Ｒｅｖ．Ｅ，Ｊａｎｕａｒｙ２００６，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｅｗｗａｙａｉｒｂｅａｒｉｎｇｓ．ｃｏｍ／ｓｉｔｅｓ／ｄｅｆａｕｌｔ／ｆｉｌｅｓ／ｎｅｗ＿ｗａｙ＿ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ＿ａｎｄ＿ｄｅｓｉｇｎ＿ｇｕｉｄｅ＿％２０Ｒｅｖ＿Ｅ＿２００６－０１－１８．ｐｄｆ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0005]したがって、本発明の目的は、上記の限界を克服する、半導体処理装置の積載物を位置決めするための高精度ＸＹ位置決めシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0006]この目的は、半導体処理装置の積載物を高精度に位置決めするためのＸＹ位置決めシステムであって、固定基部と、基部に固定され、直交座標系のＸ方向に沿って延在する２つの静止リニアガイドと、Ｘステージと、ＸステージをＸ方向に沿って動かすように構成されたＸリニアモータと、Ｙステージと、ＹステージをＹ方向に沿って動かすように構成されたＹリニアモータとを備えるＸＹ位置決めシステムによって少なくとも部分的に達成される。Ｘステージは、２つの静止リニアガイド間に直交座標系のＹ方向に沿って延在する横梁、および、横梁のそれぞれの端部に接続され、それぞれの静止リニアガイドと摺動可能に係合された２つのキャリッジを備える。横梁は、第１の材料のフレームおよび案内面を備える。Ｙステージは、半導体処理装置の積載物を固定的に受けるように構成されたキャリッジ、および、キャリッジに接続された少なくとも１つの空気支承部を備える。空気支承部は、横梁の案内面に面するパッド面を備える。空気支承部は、横梁の案内面とパッド面との間に予め定められた厚さの空気膜を生成するようにパッド面から加圧空気を排出するための１つまたは複数のダクトを備える。
【０００９】
[0007]この案内面は、セラミックコーティングと、セラミックコーティングと横梁のフレームとの間の第２の材料の層とを備える。第２の材料は、横梁のフレームの第１の材料の熱膨張係数よりも小さく、セラミックコーティングの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する。
【００１０】
[0008]一実施形態では、Ｙリニアモータは、横梁に接続された磁気トラックと、磁気トラックの内側に嵌め込まれたコイルユニットとを備える。後者は、Ｙ方向に沿って横梁の２つの長手方向側面の間に延在するように配置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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