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Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung mit einer ersten, oberen
und einer zweiten, unteren Tragvorrichtung, die mittels mindestens zweier elastisch
umlenkbarer Stäbe, die gemeinsam als ein Parallelogrammechanismus wirken,
miteinander gekoppelt sind, wobei diese erste obere Tragvorrichtung in Richtungen parallel zu
Koordinatenrichtungen X und Y eines orthogonalen Koordinatensystems X, Y, Z
gegenüber einer Grundplatte der Vorrichtung verschiebbar ist und wobei diese erste
obere Tragvorrichtung ferner mittels eines Z-Stellglieds in einer Richtung parallel zur
Z-Richtung gegenüber obiger zweiten, unteren Tragvorrichtung verschiebbar ist.
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Die Erfindung betrifft weiter eine mit einer erfindungsgemäßen
Positioniervorrichtung versehene optolithographische Vorrichtung.
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In einer bekannten Positioniervorrichtung der eingangs erwähnten Art (aus
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 15, No. 12, Mai 1973, S. 3889 - 3990) wird
die Bewegung parallel zur Z-Richtung durch ein piezoelektrisches Stellglied
zustandegebracht. Für die Bewegungen der oberen Tragvorrichtung in X- oder Y-Richtung durch
Biegung von Zweielementfedern ist eine Kompensation der Z-Bewegung mittels des
piezoelektrischen Stellglieds erforderlich.
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In einer weiteren bekannten Positioniervorrichtung (aus dem Buch
"Lösungskataloge für Sensoren", Teil I, von R. Breitinger, 1976, S. 46, ESBN 3-7830-
0111-0) kann die obere Tragvorrichtung bei gleichzeitiger Verschiebung über einen
verhältnismäßig kleinen Abstand parallel zur Z-Richtung über einen verhältnismäßig
großen Abstand parallel zur Y-Richtung gegenüber der fest angeordneten unteren
Tragvorrichtung verschoben werden. Für Anwendungen der bekannten
Positioniervorrichtung, in denen neben einer Verschiebung parallel zur Z-Richtung auch eine davon
unabhängige Verschiebung parallel zur X- und Y-Richtung erwünscht ist, ist eine
gemeinsame Bewegung beider Tragvorrichtungen als Ganzes jeweils parallel zur X- und
Y-Richtung denkbar. Eine Positioniervorrichtung für die X- und Y-Richtung ohne die
Möglichkeit zur Bewegung parallel zur Z-Richtung ist an sich aus der Zeitschrift "De
Constructeur" vom Oktober 1983, Nr. 10, bekannt. In einem Aufsatz in dieser
Zeitschrift (S. 84 - 87, siehe Fig. 4) von R.H. Munnig Schmidt und A.G. Bouwer wird ein
X-Y-φ-Tisch mit einem elektrischen Linearmotor für die X-Richtung und zwei
elektrischen Linearmotoren für die Y-Richtung und die φ-Richtung beschrieben.
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Eine Positioniervorrichtung zur Verschiebung von Objekten wie zum
Beispiel Halbleitersubstraten, durch die sich ein solches Objekt sowohl in X- und Y-
Richtung als auch in Z-Richtung verschieben läßt, ist aus dem US-Patent 4.485.339
bekannt. Die Verschiebung in Z-Richtung erfolgt mittels dreier elektrodynamischer
Stellglieder. Die Verschiebung in Z-Richtung erfolgt mittels dreier Stellglieder, ohne
daß dabei der Tisch oder Objektträger geneigt wird; dies ist vergleichsweise kompliziert
und auch teuer.
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Positioniervorrichtung
zu verschaffen, in der die obere Tragvorrichtung durch einfache, robuste und
zuverlässige Mittel, die weder Spiel, Reibung noch Hysterese verursachen, von den
Bewegungen der oberen Tragvorrichtung parallel zur X- und Y-Richtung unabhängige
Bewegungen parallel zur Z-Richtung ausführen kann.
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Eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung ist in Anspruch 1 definiert.
Aufgrund der Tatsache, daß das verhältnismäßig steife Stellglied zur Verschiebung der
oberen Tragvorrichtung parallel zur Z-Richtung sich selbst und die untere
Tragvorrichtung parallel zur Z-Richtung von der oberen Tragvorrichtung wegschiebt und auf die
untere Tragvorrichtung aufgrund des aerostatischen Lagers nur ein sehr geringer
Widerstand einwirkt, kann die obere Tragvorrichtung im Bezug auf die X-Richtung und die
Y-Richtung auf eine einfache Weise in der Ziellage gehalten werden.
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Eine besondere Ausführungsform der Positioniervorrichtung, durch die
auf vergleichsweise einfache Weise eine stabile und verdrehsteife Tragfunktion der
oberen Tragvorrichtung und auch eine Kopplung dieser Tragvorrichtung mit der unteren
Tragvorrichtung erzielt wird, ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stab an
beiden Enden ein elastisches Gelenk oder Scharnier mit vergleichsweise niedrigem
Widerstand gegen Biegung um eine Achse parallel zur X-Richtung und vergleichsweise
hohem Widerstand gegen Biegung um eine Achse parallel zur Y-Richtung aufweist,
wobei zwischen den beiden elastischen Gelenken oder Scharnieren ein Mittelteil mit
vergleichsweise hohem Widerstand gegen Biegung um Achsen parallel zur X-Richtung
und zur Y-Richtung angeordnet ist.
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Eine weitere besondere Ausführungsform der Positioniervorrichtung, die
vergleichsweise schnelle Bewegungen der oberen Tragvorrichtung parallel zur X- und
Y-Richtung ermöglicht, ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb für die
X-Richtung einen elektrischen Linearmotor mit einem parallel zur X-Richtung liegenden
X-Stander und einem am Ständer enflang beweglichen und an der ersten, oberen
Tragvorrichtung befestigen X-Läufer aufweist, während der X-Ständer an zwei parallel
zur Y-Richtung beweglichen und jeweils an den parallel zur Y-Richtung liegenden
Y&sub1;- und Y&sub2;-Standern entlanggeführten Y&sub1;-, Y&sub2;-Läufern befestigt ist, wobei dieser zweite
Antrieb für die Y-Richtung sowohl den Y&sub1;-Ständer und den Y&sub1;-Läufer, die einen
elektrischen Linearmotor bilden, als auch den Y&sub2;-Ständer und den Y&sub2;-Läufer, die
gleichfalls einen elektrischen Linearmotor bilden, umfaßt, während obiger X-Läufer
mittels des Stellglieds parallel zur Z-Richtung relativ zum X-Ständer beweglich ist und
hierzu mittels parallel zur Z-Richtung beweglicher und um Achsen parallel zur Z-
Richtung drehbarer Rollen am X-Ständer entlanggeführt wird.
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Eine noch weitere Ausführungsform der Positioniervorrichtung, durch die
sogenannte summierte Toleranzen vermieden werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl der erste Antrieb für die X-Richtung als auch der zweite Antrieb für die Y-
Richtung mindestens eine parallel zur jeweiligen Koordinatenrichtung (X, Y)
verschiebbare und mittels eines magnetisch vorgespannten aerostatischen Lagers mit der ersten,
oberen Tragvorrichtung gekoppelte Schubstange aufweist, wobei die magnetische
Vorspannung des aerostatischen Lagers größer ist als die maximale zwischen einer
Schubstange und der oberen Tragvorrichtung auftretende Zugkraft.
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Eine optolithographische Vorrichtung zur Herstellung von integrierten
Schaltungen, in der die Eigenschaften der darin verwendeten Positioniervorrichtung in
besonderer Weise zutagetreten, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltefläche für ein
Substrat auf der ersten Tragvorrichtung rechtwinklig zu einer optischen Achse einer
starr angeordneten optischen Projektionslinse angeordnet ist, welche Achse mit der Z-
Richtung übereinstimmt, wobei diese optolithographische Vorrichtung, in der
Reihenfolge obiger Positioniervorrichtung und Projektionslinse in Z-Richtung gesehen, einen in
Z-Richtung verschiebbaren und um eine Drehachse parallel zur Z-Richtung drehbaren
Tisch für eine Maske, eine Sammlerlinse, eine Blende, einen Verschluß und eine
Lichtquelle zur repetierenden Belichtung des Substrats umfaßt.
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Die Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben. Darin sind:
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Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der
Positioniervorrichtung,
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Fig. 2 eine Perspektivansicht der in Fig. 1 dargestellten
Positioniervorrichtung,
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Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines elektrischen
Linearmotors der in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Positioniervorrichtung verwendeten Art,
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Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht eines Teils der Trag- und
Führungsmittel der in der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Positioniervorrichtung
verwendeten ersten Tragvorrichtung,
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Fig. 5 eine Schnittansicht in Y-Richtung eines in der in Fig. 1 bis 3
dargestellten Positioniervorrichtung verwendeten Antriebs zur Verschiebung in Z-
Richtung,
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Fig. 6 eine Draufsicht des in Fig. 5 dargestellten Antriebs,
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Fig. 7 ein Blockschaltplan der Servosteuerungen für die Verschiebung der
ersten Tragvorrichtung in X-, Y- und Z-Richtung und
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Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen optolithographischen Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen
Positioniervorrichtung.
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Die erste Ausführungsform einer Positioniervorrichtung 1 nach
Darstellung in Fig. 1 weist eine waagrecht angeordnete Grundplatte 3 zum Beispiel aus
Granit auf. Die Grundplatte 3 ist mit einer sehr glatt geschliffenen waagrechten oberen
Fläche 5 versehen, die einer unteren Fläche 7 im wesentlichen parallel ist. Die obere
Fläche 5 kann mittels unter der unteren Fläche 7 angeordneter, (nicht dargestellter)
verstellbarer Füße präzise nivelliert werden. Die Positioniervorrichtung weist eine
obere, erste tischförmige Tragvorrichtung 9 und eine als Luftfuß konstruierte untere,
zweite Tragvorrichtung 11 auf. Die zweite Tragvorrichtung 11 wird auf der
Grundplatte 3 von einem Luftfilm 13 geführt und getragen. Dieser Luftfilm 13 wird auf
konventionelle Weise von einer in den Zeichnungen einfachheitshalber nicht dargestellten
Druckluftquelle aufrechterhalten. Das auf diese Weise erzielte aerostatische Lager hat
außerdem eine Vorspannung, um eine ausreichende Steifheit zu erzielen. Dies wird auf
bekannte Weise dadurch bewirkt, daß eine Kammer 15 in der zweiten
Tragvorrichtung 11 an eine (nicht dargestellte) Vakuumquelle angeschlossen wird. Die erste
Tragvorrichtung 9 ist mittels vier Stäben 17 (wovon in Fig. 1 nur zwei Stäbe 17 dargestellt
sind), die als Parallelogrammechanismus wirken, mit der zweiten Tragvorrichtung 11
gekoppelt. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 wird in der Folge ausführlicher
erläutert, wie sich dieser Parallelogrammechanismus auf eine einfache Weise erzielen
läßt. Wenn angenommen wird, daß die Positioniervorrichtung in einem festen
orthogonalen Koordinatensystem X,Y,Z angeordnet ist, kann die erste Tragvorrichtung 9
bei einer gleichzeitigen elastischen Biegung der Stäbe 17 eine Relativbewegung zur
zweiten Tragvorrichtung 11 parallel zur Y-Richtung oder Y-Achse ausführen. Diese
Verschiebung kann mittels eines an der oberen Tragvorrichtung befestigten
Stellglieds 19 bewirkt werden. Das Stellglied 19 enthält einen Gleichstrommotor 21, dessen
Abtriebswelle über eine Untersetzung 23 mit einem in Fig. 1 schematisch dargestellten
Exzenter 25 gekoppelt ist. Die erste Tragvorrichtung 9 ist zwischen dem Exzenter 25
und dem freien Ende einer an der zweiten Tragvorrichtung 11 befestigten Blattfeder 27
fest eingespannt. Im vorliegenden Fall ist hierfür an der Unterseite des Tisches 9 ein
Läufer 29 eines unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 ausführlicher beschriebenen
elektrischen Linearmotors angebracht. Deshalb ist nicht die erste Tragvorrichtung 9
selbst, sondern der daran befestigte Läufer 29 zwischen dem Exzenter 25 und der
Blattfeder 27 eingespannt. Die Positioniervorrichtung ist für die Verschiebung eines
Objekts 31 auf der ersten Tragvorrichtung 9 parallel zur X-, Y- und Z-Richtung
vorgesehen. In der Folge wird sich erweisen, däß die Vorrichtung insbesondere für
Verschiebungen im Submikrometerbereich geeignet ist. Falls das Objekt 31 ein zu
bearbeitendes (zu belichtendes) Halbleitersubstrat ist, kann dieses Substrat mit hoher
Genauigkeit zu einer optischen Achse eines optischen Systems zur wiederholten
Belichtung des Substrats verschoben werden. Bei ihrer Eingliederung in eine
lithographische Vorrichtung kann die Positioniervorrichtung folglich bei der Herstellung von
integrierten Schaltkreisen eingesetzt werden. Die Positioniervorrichtung ist jedoch
durchaus nicht auf diese Anwendung begrenzt.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der (in der Folge als "X-Läufer 29"
bezeichnete) Läufer 29 ein Bestandteil eines an sich aus der vorgenannten Zeitschrift
"De Constructeur" bekannten H-förmigen Antriebssystems mit elektrischen
Linearmotoren. Die in dieser Zeitschrift beschriebene Positioniervorrichtung oder Manipulator ist
jedoch auf X- und Y-Bewegungen beschränkt. Durch Gegenerregung der Linearmotoren
für die Y-Bewegungen (in den Richtungen Y&sub1; und Y&sub2; parallel zur Y-Achse) kann eine
Drehbewegung um eine Achse parallel zur Z-Achse erzielt werden. Auf der
Grundplatte 3 sind vier zylindrische Säulen 33 aufgestellt, an denen Montageblöcke 35, 37 für
einen Y&sub1;-Ständer 39 und Montageblöcke 41, 43 für einen Y&sub2;-Ständer 45 befestigt sind.
Der hinter der ersten Tragvorrichtung 9 befindliche Montageblock 37 ist mit einem
gestrichelten Pfeil schematisch angegeben. Ein Y&sub1;-Läufer 47 wird mittels unter
Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 ausführlicher zu beschreibender Rollen am Y&sub1;-Stander 39
und ein Y&sub2;-Läufer 49 am Y&sub2;-Stander 45 entlanggeführt. Die Y&sub1;- und Y&sub2;-Läufer 47 und
49 sind jeweils fest mit einem Ständer 51 verbunden, an dem der bereits vorausgehend
erwähnte X-Läufer 29 mittels Rollen enflanggeführt wird. Die Ständer-Läufer-Paare 39-
47, 45-49 und 51-29 bilden die elektrischen Linearmotoren (Gleichstrommotoren)
jeweils für die Y&sub1;-, Y&sub2;- und X-Bewegungen der ersten Tragvorrichtung 9. Obwohl
elektrische Linearmotoren dieser Art an sich bekannt sind, wird ihre Konstruktion unter
Bezugnahme unter anderem auf Fig. 3 und 4 näher erläutert, da für die Z-Bewegung
der ersten Tragvorrichtung 9 das Vorhandensein des Luftspalts zwischen Läufer und
Ständer in einem dieser Motoren, und zwar im X-Motor, genutzt wird.
Einfachheitshalber erfolgt diese Erläuterung unter Bezugnahme auf den Linearmotor für die
Y&sub2;-Bewegung nach Darstellung in Fig. 3.
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Der Y&sub2;-Läufer 49 aus Aluminium weist weist vier Dauermagnetpaare auf,
wovon nur zwei Paare 53, 55 und 57, 59 in Fig. 3 im Schnitt dargestellt sind. Die
Magnete 53 und 57 sind über ein Weicheisenjoch 61 miteinander verbunden, während
die Magnete 55 und 59 über ein Weicheisenjoch 63 miteinander verbunden sind. Die
beiden Magnete 53, 55 und 57, 59 jedes Paares sind jeweils einander gegenüberliegend
in der Wand des hülsenförmigen Gehäuses des Y&sub2;-Läufers 49 angeordnet und befinden
sich ober- und unterhalb eines länglichen Weicheisenkerns 65, um den eine Reihe von
Koaxialspulen 67, 69 usw. gewickelt sind. Die Magnete 53 - 59 sind in einer Richtung
parallel zur Z-Achse magnetisiert. Das Magnetpaar 53, 55 ist in einer der
Magnetisierungsrichtung des Magnetpaares 57, 59 entgegengesetzten Richtung magnetisiert.
Aufeinanderfolgende Spulen wie die Spulen 67, 69 sind in entgegengesetztem Sinn
gewickelt. Beiderseits des Y&sub2;-Ständers 45 sind parallele zylindrische Stangen 71 und 73
(vgl. auch Fig. 4) angeordnet. Der Y&sub2;-Läufer 49 wird mittels dreier Rollen 75, 77 und
79, wovon Rolle 79 federnd gelagert ist, an den Stangen 71 und 73 entlanggeführt, die
in Ruhelage parallel zur Y-Achse liegen. Der Y&sub2;-Läufer 49 ist mit (nicht dargestellten)
Achsen versehen, auf denen die Rollen 75, 77 und 79 drehbar gelagert sind. In
Ruhelage der ersten Tragvorrichtung 9 ist der Y&sub2;-Läufer 49 symmetrisch zum Y&sub2;-
Ständer 45 angeordnet, so daß ober- und unterhalb des Y&sub2;-Ständers 45 zwei
Luftspalte 81 und 83 der gleichen Größe (etwa 400 um in Richtung der Z-Achse) vorhanden
sind. Der X-Läufer 29 (vgl. Fig. 2 und 4) wird auf analoge Weise mittels dreier
Rollen 85, 87 und 89, wovon die Rolle 89 federnd gelagert ist, am X-Ständer
enflanggeführt. Hierzu ist der X-Ständer 51 mit parallelen zylindrischen Stangen 91 und 93
versehen, die in Ruhelage parallel zur X-Achse liegen. Auch der Y&sub1;-Läufer 47 wird auf
analoge Weise mittels dreier Rollen 95, 97 und 99, wovon Rolle 99 federnd gelagert ist,
am Y&sub1;-Ständer 39 entlanggeführt. Hierzu ist der Y&sub1;-Ständer 39 mit parallelen
zylindrischen Stangen 101 und 103 versehen, die in Ruhelage parallel zur Y-Achse liegen.
Die Rollen 75, 77 und 79 sind um eine waagrechte Achse drehbar, während die
Rollen 85, 87, 89 und 99 um senkrechte Achsen drehbar sind. Es wird darauf
hingewiesen, däß die Rollen 95 und 97 um Achsen drehbar sind, die zu einer Waagrechtebene
rechtwinklig zur Z-Achse einen Winkel von 45º bilden und in einer gemeinsamen
Senkrechtebene rechtwinklig zu den Stangen 101 und 103 angeordnet sind. Die
Führungsrollen der drei Läufer ermöglichen nicht nur eine kleine Drehbewegung
(höchstens ± 8 Millirad) des X-Läufers 39 um eine Drehachse (φ) parallel zur Z-Achse
durch Erregung des Y&sub1;-Motors und des Y&sub2;-Motors in entgegengesetztem Sinne, sondern
sie bieten auch die Möglichkeit zur Verschiebung des X-Ständers 51 in einer Richtung
parallel zur Z-Achse (im vorliegenden Fall über höchstens ca. ± 15 um). Im letzteren
Fall wird der X-Stander 51 auch relativ zur zweiten Tragvorrichtung 11 über die gleiche
Strecke in einer Richtung parallel zur Z-Achse verschoben. Es wird darauf hingewiesen,
daß die Drehachse (φ) nur in der Ruhelage (vgl. Fig. 2) der Tragvorrichtung 9 mit der
Z-Achse zusammenfällt. In dieser Ruhelage fällt auch die Mittellinie durch den
Mittelpunkt der Tragvorrichtung 9 mit der Z-Achse zusammen. In allen anderen Lagen
der Tragvorrichtung 9 bedeutet die Drehachse (φ) immer eine willkürliche Linie parallel
zur Z-Achse und senkrecht zur oberen Fläche der Tragvorrichtung 9. Wenn
angenommen
wird, däß die erste Tragvorrichtung 9 aus der Ruhelage aufwärts bewegt wird,
bedeutet dies, daß der obere Luftspalt 81 der auch im X-Linearmotor vorhandenen und
gleich großen Luftspalte 81 und 83 vergrößert und der untere Luftspalt 83 verkleinert
wird. Bei den Senkrechtbewegungen der ersten Tragvorrichtung 9 über höchstens ca.
± 15 um, um die es sich hierbei handelt, wird die Arbeitsweise des X-Linearmotors
nicht beeinträchtigt.
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Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich weist der Gleichstrommotor 21 eine über
ein Zahnradpaar 107 und 109 im Untersetzungsgetriebe 23 mit einer Antriebswelle 111
gekoppelte Abtriebswelle 105 auf. Die in Kugellagern 113 und 115 gelagerte
Antriebswelle 111 ist an ihrem vom Kugellager 113 abgewandten Ende mit einer
Exzenterbuchse 117 versehen, die mit ihrem Außenumfang in den Innenring eines Kugellagers 119
paßt, dessen Außenring in ein kreisförmiges Loch in einem Joch 121 paßt. Der Motor
21, das Getriebe 23 und die Antriebswelle 111 mit ihren Kugellagern 113 und 115 sind
auf einem auf der zweiten Tragvorrichtung 11 (Luftfuß) befestigten Montageblock 123
angeordnet. Auf dem Montageblock 123 ist mittels eines mit einem Schlitz 129
versehenen Bügels 127 ein Lagesensor 125 befestigt. Dieser Schlitz 129 dient zum
Einspannen des Lagesensors 125 im Bügel 127 mittels der Befestigungsschrauben 131.
Der Lagesensor 125 ist ein Induktionssensor und gegenüber einer mit der Antriebswelle
111 verbundenen halbkreisförmigen Metallankerscheibe 133 angeordnet. Der
Lagesensor 125 wird zur Nullpunkteinstellung der Exzenterbuchse 117 verwendet. Der
Motor 21 ist ferner mit einem Geschwindigkeitssensor 126 (Drehzahlsensor) versehen. Die
elastisch verformbaren Stäbe 17 bestehen aus gefrästen Metallblöcken mit einer Höhe
W&sub1;, einer Breite W&sub2; und einer Länge W&sub3;. Jeder Stab 17 besteht aus einem
vergleichsweise steifen und dicken Mittelteil 135 und vergleichsweise flexiblen und dünnen
Endteilen 137 und 139, welche Enden jeweils Verbindungen zwischen dem Mittelteil 135
und oberen und unteren Balken 141 und 143 bilden. Die beiden oberen Balken 141 sind
mittels (nicht dargestellten) Schraubverbindungen an der ersten Tragvorrichtung 9
befestigt, während die beiden unteren Balken 143 mittels Befestigungsschrauben 145 an
der zweiten Tragvorrichtung 11 befestigt sind. Die beiden Metallblöcke, die jeder zwei
Stäbe 17 (vgl. Fig. 6) mit zugehörigem oberem Balken 141 und unterem Balken 143
bilden, sind mit rechteckigen Aussparungen 143 mit einer Länge W&sub4; und einer Höhe
W&sub5; versehen. Demnach hat jeder Stab 17 eine Breite gleich
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Diese Breite reicht dazu aus, den als elastische Gelenke oder Scharniere wirkenden
flexiblen Endteilen 137 und 139 der Stäbe 17 einen vergleichsweise hohen Widerstand
gegen Biegung um Achsen parallel zur Y-Richtung und einen vergleichsweise niedrigen
Widerstand gegen Biegung um Achsen parallel zur X-Richtung zu geben. Außerdem
sind die Stäbe 17 verdrehsteif. Die linken und rechten oberen Balken 141 sind zwischen
dem freien Ende der im rechten unteren Balken 143 befestigten Blattfeder 27 und einem
Vorsprung 149 am Joch 121 eingespannt. Durch die in Neutrallage der ersten
Tragvorrichtung 9 und des X-Läufers 29 mit Vorspannung am rechten oberen Balken 141
anliegende Blattfeder 27 ist ein spielfreier Antrieb gewährleistet. Eine Verbindungslinie
zwischen den Mittelpunkten der beiden Endteile 137 und 139 eines Stabs 17 bildet einen
spitzen Winkel α zu einer Linie parallel zur Z-Achse (vgl. Fig. 5). Auf diese Weise
wird bei einer vergleichsweise kleinen Verschiebung des Exzenters 25, dessen
Bestandteile die Exzenterbuchse 117 und das Kugellager 119 sind, parallel zur Y-Richtung eine
vergleichsweise große Kippbewegung der Stäbe 17 (bzw. Biegung der Endteile 137 und
139) und demnach eine vergleichsweise große Verschiebung der ersten
Tragvorrichtung 9 parallel zur Z-Richtung erzielt. Es wird angenommen, daß die erste
Tragvorrichtung 9 bei Erregung des Elektromotors 21 in der jeweiligen X-, Y-Lage gehalten
wird. Dies wird in der Folge ausführlicher beschrieben. Um einen Eindruck über die
jeweiligen Bewegungen zu vermitteln, sei darauf hingewiesen, daß bei einer
Exzentrizität der Buchse 171 von 0,2 mm und demnach einem Hub des Vorsprungs 149 von
0,4 mm eine Verschiebung der Tragvorrichtung 9 von ± 15 um parallel zur Z-Richtung
erzielt wird. Die entsprechenden Werte des Winkels α sind maximal 5º 25' und
minimal 3º 10'. In der Ruhelage im Bezug auf die Z-Richtung ist der Winkel α gleich
4º 20'. Für den Wert von α für diese Ruhelage ist die im mechanischen System
erwünschte Empfindlichkeit maßgebend. Aufgrund der einteiligen Integralkonstruktion
des oberen Balkens 141, des unteren Balkens 143 und der beiden Stäbe 17 an jeder
Seite der ersten Tragvorrichtung 9 wird eine stabile, verdrehsteife, reibungslose,
spielund hysteresefreie Tragfunktion der Tragvorrichtung 9 erzielt. Zudem weist die
Konstruktion einen hohen Widerstand gegen Neigung der Tragvorrichtung 9 um Achsen
parallel zur Y-Richtung auf. Es wird darauf hingewiesen, daß die Mittelteile 135 der
vier Stäbe 17 einen vergleichsweise hohen Widerstand gegen Verdrehung und Biegung
um Achsen parallel zur X- und Y-Richtung aufweisen, während die Endteile 137 und
139 einen vergleichsweise hohen Widerstand gegen Verdrehung und Biegung um
Achsen parallel zur Y-Richtung haben.
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Die elektrische Steuerung der Positioniervorrichtung wird nunmehr
vorwiegend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 7 beschrieben. Die Steuerung der X-, Y&sub1;-
, Y&sub2;- und Z-Motoren erfolgt mittels vier Servosystemen jeweils mit einer doppelten
Servoschleife. In obiger erster Betriebsart des aus dem Z-Motor (Gleichstrommotor 21)
und dem davon angetriebenen Exzentermechanismus bestehenden Z-Stellglieds wird die
erste Tragvorrichtung 9 in der X- und/oder Y-Richtung verschoben, wobei der Z-
Motor 21 lediglich zur Aufrechterhaltung der zuletzt eingenommenen Z-Lage verwendet
wird. Falls erwünscht kann im ersten Betriebszustand durch eine besondere Steuerung
des Y&sub1;- und Y&sub2;-Motors auch eine Drehung (φ) um eine Senkrechtachse ausgeführt
werden. In Fig. 7 sind die X-, Y&sub1; und Y&sub2;-Motoren jeweils mit den Bezugszeichen 151,
153 und 155 gekennzeichnet. Der Autbau dieser Linearmotoren wurde unter
Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 bereits beschrieben. Die X- und Y-Bewegungen können sowohl
gleichzeitig als auch aufeinanderfolgend erfolgen. In dieser zweiten Betriebsart des Z-
Stellglieds, in der die Tragvorrichtung 9 ihre Ziellage in X- und Y-Richtung erreicht
hat, wird eine Verschiebung parallel zur Z-Achse ausgeführt. Hierzu wird die
Tragvorrichtung 9 mittels der drei Steuersysteme der X-, Y&sub1;- und Y&sub2;-Motoren für die X- und
Y-Verschiebungen in der X-, Y-Ziellage gehalten. Deshalb erfolgt die Z-Bewegung in
der zweiten Betriebsart niemals gleichzeitig mit den X- und/oder Y-Bewegungen,
obwohl die X-, Y- und Z-Bewegungen in einer der zweiten Betriebsart vorausgehenden
Phase gleichzeitig erfolgen können. Der Ausgangspunkt ist der Zustand, in dem die
Tragvorrichtung 9 in der ersten Betriebsart des Z-Stellglieds in eine X-, Y-Ziellage
verschoben werden muß, bevor die Tragvorrichtung 9 in der zweiten Betriebsart des Z-
Stellglieds von diesem in die Z-Sollage verschoben wird. Ein zeitliches Vertauschen der
ersten und zweiten Betriebsart ist ist jedoch grundsätzlich möglich. Dafür ist unter
anderem der Anwendungsbereich der Positioniervorrichtung maßgebend.
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Im Schaltplan des gesamten Steuersystems nach Darstellung in Fig. 7 sind
ein sogenannter Lagesensorblock 157 und ein Geschwindigkeitssensorblock 159
vorgesehen.
Der Block 157 stellt die X-, Y&sub1;-, Y&sub2;- und Z-Lagesensoren dar, während der
Block 159 die X-, Y&sub1;-, Y&sub2;- und Z-Geschwindigkeitssensoren darstellt. Die jeweiligen
Signale aus den Lage- und Geschwindigkeitssensoren sind in Fig. 7 jeweils mit X, Y&sub1;,
Y&sub2;, Z und , &sub1;, &sub2; und angegeben. Alle Sensoren sind von einer an sich
bekannten Art. Die X-, Y&sub1;- und Y&sub2;-Lagesensoren sind Laser-Interferometer, die
denselben Laserstrahl 161 (vgl. Fig. 2) verwenden. Der Laserstrahl 161 wird mittels
Strahlteilern 163 und 165 in einen Teilstrahl 167 für den X-Sensor und Teilstrahlen 169
und 171 jeweils für den Y&sub1;-Sensor und den Y&sub2;-Sensor aufgespalten. Der Teilstrahl 167
wird mittels eines halbdurchlässigen Prismas 173 in einen (nicht dargestellten)
Bezugsstrahl und einen X-Meßstrahl 175 gespalten. Der Meßstrahl 175 wird von einer
spiegelförmigen Seite der Tragvorrichtung 9 reflektiert. Der reflektierte Meßstrahl 175
interferiert mit dem von einem (nicht dargestellten) Bezugsspiegel reflektierten Bezugsstrahl.
Die Stärke eines auf diese Weise erzeugten Interferenzstrahls 177 wird von einer
Photozelle in einem Empfänger 179 gemessen. Das vom Empfanger abgegebene X-Signal ist
ein Maß für die Verschiebung der Tragvorrichtung 9 parallel zur X-Achse. Die
Verschiebung parallel zur Y-Achse wird auf ähnliche Weise, jedoch an zwei
spiegelförmigen Flächen der betreffenden Seite der Tragvorrichtung 9, gemessen. Das Y&sub1;-Signal
wird von einer Anordnung mit einem halbdurchlässigen Prisma 181 der selben Art wie
Prisma 173 und einem Empfänger 183 erzeugt, während das Y&sub2;-Signal von einer
Anordnung mit einem halbdurchlässigen Prisma 185 der selben Art wie Prisma 173 und
einem Empfänger 187 erzeugt wird. Die Y&sub1;- und Y&sub2;-Meßstrahlen sind in Fig. 2 jeweils
mit den Bezugszeichen 193 und 195 gekennzeichnet. Es wird darauf hingewiesen, daß
die Messung der Verschiebung parallel zur Y-Achse an zwei Zonen erfolgt, damit
daraus auch ein Signal abgeleitet werden kann, das ein Maß für die Drehbewegung φ
um eine Achse parallel zur Z-Achse ist. Durch Halbierung der Summe der Y&sub1;- und
Y&sub2;-Signale wird ein durchschnittlich genaues Signal für die Y-Verschiebung erzielt,
während die Teilung der Differenz zwischen den Y&sub1;- und Y&sub2;-Signalen durch einen
Faktor A (vgl. Fig. 7) ein genaues Signal für die Drehbewegung φ ergibt. Der Faktor A
berücksichtigt den Einfluß des Umstands, daß an zwei Zonen einer Seite der
Tragvorrichtung 9 gemessen wird, die in beträchtlichem Abstand vom Angriffspunkt der
Antriebs-Lorentzkräfte am Y&sub1;-Läufer 47 und am Y2-Läufer 49 (vgl. Fig. 2) liegen. Das
X-Geschwindigkeitssignal wird von einer Differenzierschaltung 197 (vgl. Fig. 7) durch
Differenzierung aus dem X-Lagesignal abgeleitet. Die &sub1; und
&sub2;-Geschwindigkeitssignale werden mittels bekannter Geschwindigkeitssensoren (Drehzahlsensoren) erzeugt,
die deshalb nicht dargestellt sind und die mit den Führungsrollen des Y&sub1;-Läufers 47 und
des Y&sub2;-Läufers 49 gekoppelt sind. Das Z-Lagesignal wird mittels einer in Fig. 2
schematisch dargestellten, mit dem Bezugszeichen 199 gekennzeichneten und an sich aus US-
Patentschrift 4.356.392 bekannten optischen Detektionsvorrichtung erzeugt. Es wird
darauf hingewiesen, daß das Z-Lagesignal auch durch Messung der waagrechten
Relativbewegung zwischen der ersten Tragvorrichtung 9 und der zweiten Tragvorrichtung 11
mittels Fühlern an den beiden Tragvorrichtungen und durch Neuberechnung der
Meßsignale dieser Fühler in ein Z-Signal zustandegebracht werden kann. Beide Sensorarten
können auch für das Z-Signal und die letztgenannte Sensorart dann für die
Nullpunkteinstellung der optischen Detektionsvorrichtung verwendet werden. Das
-Geschwindigkeitssignal wird mittels des bereits unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschriebenen
Geschwindigkeitssensors 126 (Drehzahlsensor) erzeugt.
-
Wie aus Fig. 7 ersichtlich wird das X-Signal einer
Vergleichsschaltung 201 zugeführt, der aus einem Prozessor 203, zum Beispiel einem Mikroprozessor,
ein Bezugssignal Xref zugesteuert wird. Die Vergleichsschaltung 201 führt einem PI-
Regler 205 ein Differenzsignal zu, das die Entstehung von Schwingungen in der
Steuerschleife verhindert. Das Ausgangssignal des PI-Reglers 205 wird einer
Vergleichsschaltung 207 zugeführt, die aus dem Prozessor 203 sowohl das -Signal als auch ein
Bezugssignal ref erhält. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 207 wird über
einen P-Regler 209 dem X-Motor 151 zugeführt. Die Art der hierin beschriebenen
doppelten Steuerschleife oder kombinierten Lage/Geschwindigkeits-Schleife zur
Steuerung der X-Verschiebung ist an sich bekannt, zum Beispiel aus der vorgenannten
Zeitschrift "De Constructeur". Die in die Lageschleife integrierte
Geschwindigkeitsschleife wird unter anderem zum Erreichen der Ziellage ohne Überschieben verwendet.
Dadurch wird die Steuerung schneller. Die Y&sub1;- und Y&sub2;-Signale werden in einer
kombinierten Summier/Subtrahier-Schaltung 211 zu zwei Ausgangssignalen umgewandelt.
Ein Ausgangssignal
-
(Y&sub1; + Y&sub2;)/2
-
der Schaltung 211 ist ein Maß für die Verschiebung der Tragvorrichtung 9 parallel zur
Y-Achse, während das andere Ausgangssignal (Y&sub1; - Y&sub2;)/A) ein Maß für die
Drehbewegung (φ) um eine Achse parallel zur Z-Achse ist. Das der Y-Verschiebung (Y&sub1; - Y&sub2;)/2)
proportionale Signal wird einer Vergleichsschaltung 213 zugeführt, die auch ein
Bezugssignal Yref aus dem Prozessor 203 erhält. Die Vergleichsschaltung 213 führt
einem mit einem Addierglied 217 und einem Subtrahierglied 219 in einer kombinierten
Summier/Subtrahier-Schaltung 211 verbundenen PI-Regler 215 ein Differenzsignal ΔY
zu. Das der Drehbewegung φ (Y&sub1; - Y&sub2;)/A) proportionale Signal wird einer
Vergleichsschaltung 223 zugeführt, die auch ein Bezugssignal φref aus dem Prozessor 203 erhält.
Die Vergleichsschaltung 223 führt einem gleichfalls mit dem Addierglied 217 und dem
Subtrahierglied 219 in Schaltung 211 verbundenen PI-Regler 225 ein Differenzsignal Δφ
zu. Wenn keine Drehbewegung (φ) erwünscht ist, ist Δφ gleich Null und gibt die
Schaltung 211 zwei gleiche Signale ΔY ab. Die Y&sub1;- und Y&sub2;-Motoren laufen dann mit
derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung. Wenn dagegen eine
Drehbewegung (φ) erwünscht ist, gibt die Schaltung ein Ausgangssignal ΔY + Δφ und ein
Ausgangssignal ΔY - Δφ ab. Jetzt laufen die Y&sub1;- und Y&sub2;-Motoren mit verschiedenen
Geschwindigkeiten in derselben Richtung oder mit derselben Geschwindigkeit in
entgegengesetzten Richtungen. Das dem Y&sub1;-Motor entsprechende Ausgangssignal ΔY + Δφ
wird einer Vergleichsschaltung 227 zugeführt, die aus dem Prozessor 203 auch ein
Bezugssignal 1ref und aus dem Y&sub1;-Geschwindigkeitssensor ein
Geschwindigkeitssignal erhält. Das Differenzsignal der Vergleichsschaltung 227 wird über einen
P-Regler 229 dem Y&sub1;-Motor 153 zugeführt. Das dem Y&sub2;-Motor entsprechende
Ausgangssignal ΔY - Δφ wird einer Vergleichsschaltung 231 zugeführt, die aus dem
Prozessor 203 auch ein Bezugssignal 2ref und aus dem Y&sub2;-Geschwindigkeitssensor ein
Geschwindigkeitssignal &sub2; erhält. Das Differenzsignal der Vergleichsschaltung 231
wird über einen P-Regler 233 dem Y&sub2;-Motor 155 zugeführt. Das Z-Signal wird einer
Vergleichsschaltung 235 zugeführt, die aus dem Prozessor 203 ein Bezugssignal Zref
erhält. Die Vergleichsschaltung 235 führt einem PI-Regler 237 ein Differenzsignal zu.
Das Ausgangssignal des PI-Reglers 237 wird einer Vergleichsschaltung 239 zugeführt,
die aus dem Prozessor 203 sowohl das -Signal als auch das Bezugssignal ref erhält.
Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 239 wird über einen P-Regler 241 dem Z-
Motor zugeführt.
-
Während der X-, Y-Bewegungen muß die Z-Lage der Tragvorrichtung 9
optimal aufrechterhalten werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die zuletzt abgetastete
Z-Lage festgehalten und der Vergleichsschaltung 235 zugeführt wird, während der Z-
Lagesensor (die optische Detektionsvorrichtung) von der Vergleichsschaltung 235
entkoppelt wird, solange die X-, Y-Ziellage noch nicht erreicht ist. Dies läßt sich zum
Beispiel dadurch erreichen, daß in die Verbindung zwischen dem Z-Lagesensor und der
Vergleichsschaltung 235 ein Kondensator 243 und ein vom Prozessor 203 gesteuerter
Schalter 245 aufgenommen wird. Umgekehrt muß während der Z-Bewegung die X-, Y-
Ziellage der Tragvorrichtung 9 optimal aufrechterhalten werden. Dies wird auf die selbe
Weise wie oben für die Z-Lage beschrieben bewirkt. Der Kürze wegen ist dies in Fig. 7
nicht weiter angegeben.
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Bei der in Fig. 8 dargestellten zweiten Ausführungsform der
Positioniervorrichtung sind übereinstimmende Teile soweit möglich mit den selben
Bezugszeichen gekennzeichnet wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Der Unterschied
zur ersten Ausführungsform besteht in den verschiedenen Antrieben für die X- und Y-
Richtungen. Der Antrieb für die Z-Richtung ist der gleiche wie oben unter Bezugnahme
auf Fig. 5 und 6 beschrieben. Die elektrische Steuerung der X-, Y- und Z-Antriebe
erfolgt auf die selbe Weise wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. In
Fig. 8 ist nur der Antrieb für die Y-Richtung dargestellt; der Antrieb für die X-
Richtung ist damit identisch. Wenn erwünscht, kann sowohl ein Y&sub1;- als auch ein Y&sub2;-
Antrieb gewählt werden. In diesem Fall ist auf die für die erste Ausführungsform
beschriebene Weise eine Drehbewegung (φ) der Tragvorrichtung 9 um eine senkrechte
Achse möglich. Der in Fig. 8 dargestellte Y-Antrieb (und demnach auch der X-Antrieb)
ist mit dem Bezugszeichen 249 gekennzeichnet. Dieser Antrieb ist von einer bereits in
der niederländischen Patentanmeldung 8500930 vorgeschlagenen und beschriebenen Art
und weist eine zum Beispiel mittels einer Reibungsübertragung verschiebbare und
mittels eines elastisch verformbaren Verbindungsglieds 251 an einem Block 253 befestigte
Schubstange 249 auf. Am Block 253 ist ein Gehäuse 255 aus einem magnetisch schlecht
leitenden Stoff befestigt, in der drei durch magnetisch leitende Joche 263, 265, 267 und
269 voneinander getrennte Dauermagnete 257, 259 und 261 untergebracht sind. An der
Tragvorrichtung 9 ist eine Scheibe 271 aus magnetisch leitendem Material befestigt. Der
Block 253 ist mit einem in einen Luftspalt zwischen dem Antrieb 247 und der
Scheibe 271 mündenden Zufuhrkanal 273 für Druckluft versehen. Die auf diese Weise
bewirkte aerostatische Kopplung (Lagerung) wird durch die parallel zur Z-Achse
magnetisierten Dauermagnete 257, 259 und 261 mit einer größeren Kraft als die maximale im
Betrieb zwischen dem Antrieb 247 und der Tragvorrichtung 9 auftretende Zugkraft
vorgespannt. Der beschriebene Antrieb hat den besonderen Vorteil, daß eine reibungslose
Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element erzielt wird.
Die Verschiebung in Z-Richtung kann im Vergleich zur ersten Ausführungsform der
Tragvorrichtung verhältnismäßig groß sein, da sie nicht von der zulässigen Variation
des Luftspalts in einem Linearmotor begrenzt wird. Für die mögliche Verschiebung in
Z-Richtung ist jetzt vor allem der Parallelogrammechanismus der Stäbe 17 maßgebend.
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Beide oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Positioniervorrichtung sind aufgrund ihrer reibungslosen, spiel- und hysteresefreien
Konstruktion sehr gut zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen optolithographischen
Vorrichtung 275 nach Darstellung in Fig. 9 geeignet. Die in Fig. 9 dargestellte
Vorrichtung 275 wird in der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet und
stellt eigentlich ein repetierendes optisches Projektionssystem dar, dessen Kernstück die
Tragvorrichtung 9 ist, mittels der sich ein Objekt 31 (Halbleitersubstrat) in X-, Y-
Z- und falls erwünscht auch in φ-Richtung positionieren läßt. Die in Fig. 9 nicht
dargestellten Säulen 33 (vgl. Fig. 2) sind auf der oberen Fläche 5 der Granitplatte 3 montiert.
Fig. 9 zeigt die Verwendung der ersten Ausführungsform der Positioniervorrichtung in
der optolithographischen Vorrichtung 275. Bei Verwendung der unter Bezugnahme auf
Fig. 8 beschriebenen zweiten Ausführungsform ist der Antrieb der Schubstange 249
logischerweise auf der Granitplatte 3 montiert. In der optolithographischen
Vorrichtung 275 ist eine Projektionslinse 277 angebracht, die mit ihrem Linsenhalter starr in
einer Objektivplatte 279 angeordnet ist. Diese Objektivplatte 279 ist Teil eines
Rahmens 281. Auch die Granitplatte 3 und eine obere Platte 283 bilden Teil des
Rahmens 281. Die in einer waagrechten Ebene rechtwinklig zur Z-Achse liegende Platte 3
ist auf einstellbaren Tragstützen 285 angeordnet. Der Rahmen 281 ist so angeordnet,
daß die optische Achse der Projektionslinse 277 mit der Z-Achse zusammenfällt. Die
Anlage ist weiter mit einem in der niederländischen Patentanmeldung 8600785
vorgeschlagenen und beschriebenen, sogenannten Z-θ-Manipulator 287 versehen. Der
Manipulator 287 weist ein gegenüber der Projektionslinse 277 parallel zur Z-Achse
verschiebbares und um eine mit der Z-Achse und der optischen Achse der
Projektionslinse 277 zusammenfallende Drehachse θ drehbares Halteglied für eine Maske 289 auf.
Die wiederholte Belichtung des auf der Tragvorrichtung 9 angeordneten Substrats 31
erfolgt in einer Anzahl verschienener X-, Y-Ziellagen der Tragvorrichtung 9 relativ zur
Projektionslinse 277. Zur Positionierung der Tragvorrichtung 9 in den X-, Y-Ziellagen
wird das bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebene Interferometersystem
verwendet. Die bereits erläuterte Einstellung der Tragvorrichtung 9 erfolgt dann in jeder
X-, Y-Ziellage parallel zur Z-Achse. Es wird darauf hingewiesen, daß jede
φ-Einstellung der Tragvorrichtung 9 vor oder nach Erreichen der X-, Y-Ziellage erfolgen
kann. Oberhalb der Platte 283 ist eine Lichtquelle 291 mit einem Parabolreflektor 293
angeordnet. Das Licht wird über einen Spiegel 295, einen Verschluß 296, eine
Blende 297, einen Spiegel 299 und eine Sammlerlinse 301 zur Maske 289 geführt. Die
Maske 289 wird mittels der Projektionslinse 277 auf dem Substrat 31 abgelichtet. Das
Bild der Maske 289 wird mittels der an sich bekannten (vgl. US-Patentschrift
4.356.392) optischen Detektionsvorrichtung 199, die dem unter Bezugnahme auf Fig. 7
beschriebenen Steuersystem das obige Z-Signal zuführt, auf das Substrat 31
scharfeingestellt. Sowohl die Maske 289 als auch das Substrat 31 sind mit zwei Richtmarken, zum
Beispiel X-, Y-Gittern, versehen. Diese Richtmarken dienen zum Einstellen bzw.
Ausrichten der Masken zum Substrat, wozu ein bereits in der niederländischen
Patentanmeldung 8600639 vorgeschlagenes und beschriebenes Richtsystem 303 verwendet
wird. Das Richtsystem 303 detektiert, wann die Projektion der Richtmarken auf der
Maske und auf dem Substrat einander in Projektion decken, während das
Interferometersystem für die X-, Y-Ziellage (vgl. Fig. 2) das Ausmaß der bisher erforderlichen
Waagrechtverschiebungen der Tragvorrichtung 9 dorthin ermittelt. Aus diesen Daten
werden sowohl der für die Ausrichtung der Maske zum Substrat erforderliche Winkel
Δθ als auch der für eine Korrekturvergrößerung erforderliche Wert der relativen
Verschiebebewegung der Maske und der Linse parallel zur Z-Achse errechnet.
Daraufhin wird die Maske 289 mittels des Z-θ-Manipulators 287 um die (mit der Z-Achse und
auch mit der Drehachse φ der Positioniervorrichtung 1 übereinstimmende) Drehachse θ
zum Substrat verdreht und parallel zur Z-Achse verschoben, bis eine perfekte
Einstellung und eine richtige Vergrößerung erzielt werden. Da die erfindungsgemäße
Positioniervorrichtung Verschiebungen bis in den Submikrometerbereich ermöglicht, ist
sie besonders für optolithographische Vorrichtungen geeignet, in denen Verschiebungen
in diesen Größenordnungen erforderlich sind.
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Die Positioniervorrichtung kann generell für reibungslose, spiel- und
hysteresefreie Verschiebungen von zu prüfenden und/oder zu bearbeitenden Werkstoffen
und Objekten eingesetzt werden. Dabei sind in vielen Fällen Manipulationen in X-,
Y- und Z- und falls erwünscht in φ-Richtungen erforderlich. Es wird darauf hingewiesen,
daß die beschriebene φ-Drehung nicht immer benötigt wird und Verschiebebewegungen
in X-, Y- und Z-Richtung ausreichen können. In diesen Fällen kann auf die Y&sub2;-Motoren
und -Antriebe verzichtet werden. Positioniervorrichtungen dieser Art fallen gleichfalls in
den Anwendungsbereich der Erfindung.
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In obiger Beschreibung wird im Bezug auf die Stäbe 17 der Begriff
"Parallelogrammechanismus" verwendet. Obgleich die beschriebenen Stäbe 17 im
Bereich der elastischen Gelenke bzw. Scharniere örtlich elastisch verformbar sind,
können auch Blattfedern oder völlig runde Stäbe verwendet werden. Auch Stäbe dieser
Art sind als innerhalb des Geltungsbereichs des Begriffes "Parallelogrammechanismus"
liegend zu betrachten. Der Begriff "Parallelogrammechanismus" wird im Prinzip dann
verwendet, wenn parallele stabförmige Verbindungsglieder zwischen zwei Körpern eine
zu sich selbst parallele Bewegung eines dieser Körper durch zumindest teilweise
elastische Biegung der Verbindungsglieder ermöglichen.