DE3706327C2 - Bewegliche Verbundtischanordnung für die fotolithografische Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Verbundtischanordnung für die fotolithographische Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Nachfolgend soll der Stand der Technik erläutert werden.

Bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung wird ein lithographisches Verfahren oder eine lithographische Anordnung verwendet. Hierbei wird in Übereinstimmung mit einem Schaltungsmuster eine mit einem Photolack überzogene Scheibe (Wafer) belichtet und das Schaltungsmuster entwickelt. Die lithographische Anordnung muß in der Lage sein, die Positionierung mit einer hohen Genauigkeit in der Größenordnung von 0,1 µm vorzunehmen, und zwar infolge des Trends einer höheren Integration der integrierten Halbleiterschaltung.

Es ist schwierig, mit einer herkömmlichen beweglichen Tischanordnung, bei der ein Bewegungstisch lediglich mit Hilfe einer Vorschubspindel bewegt wird, die Positionierung mit der gewünschten hohen Genauigkeit zu erreichen. Aus diesem Grunde hat man bereits daran ge­ dacht, einen mit einer Schraubenspindel bewegbaren Tisch als Grobeinstelltisch zu verwenden und auf dem Grobeinstelltisch ein Feineinstellbett so anzuordnen, daß es winzige Bewegungen ausführen kann. Die absolute Position des Feineinstellbetts kann mit einem Laser­ meßinstrument gemessen werden, und irgendeine Abwei­ chung oder ein Fehler in der Bewegung des Grobeinstell­ tisches soll dann durch eine winzig kleine Verschiebung des Feineinstellbetts korrigiert werden, um eine prä­ zise Positionierung zu erreichen.

Das lithographische Verfahren beinhaltet im allge­ meinen ein projektionsphotolithographisches Verfahren. Bei dem projektionsphotolithographischen Verfahren handelt es sich um ein sogenanntes Repetierverfahren (step-and-repeat), bei dem ein kleines integriertes Schaltungsmuster mehrmals aufeinanderfolgend einzeln auf einer Scheibe (Wafer) entwickelt wird. Es ist daher erforderlich, die Parallelität aufrecht zu er­ halten und die Positionierung der Lichtempfangsfläche auf der Scheibe mit hoher Genauigkeit auszuführen. Im einzelnen geht es somit darum, die Parallelität und die Positionierung der Oberseitenfläche des Tisches, auf der die Scheibe angebracht ist, mit höchster Präzision und Genauigkeit aufrecht zu erhalten.

Bewegliche Verbundtische sind beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 58-1 96 834 und in der US-PS 45 61 815 beschrieben.

Die Offenbarung in der japanischen Gebrauchsmuster- Offenlegungsschrift Nr. 58-1 96 834 umfaßt im einzelnen eine ganz obenliegende Z-Achsen-Konstruktion mit einem Z-Achsen-Tisch in der obersten Tisch-Etage, wie in Fig. 2 dargestellt, und eine ganz untenliegende Z- Achsen-Konstruktion mit einem Z-Achsen-Tisch in der untersten Tisch-Etage. Beide Tischarten verwenden ein Schrägvorschubsystem, bei dem eine schräge oder geneigte Oberfläche verwendet wird, um den Tisch in der Z-Achsen­ richtung zu verschieben. Im einzelnen wird ein Z-Schlitten längs der schrägen Oberfläche verschoben, um eine Bewe­ gung in der Z-Achsenrichtung hervorzurufen.

Die herkömmlichen Konstruktionen mit oben und unten liegendem Z-Tisch haben jedoch Nachteile. Da bei der Konstruktion mit dem oben liegenden Z-Achsen-Tisch der Z-Schlitten auf der oberen Oberfläche eines X,Y- Schlittens montiert ist, drückt das Gewicht des Z- Schlittens auf den X,Y-Schlitten, und zwar mit dem Ergebnis, daß der X,Y-Schlitten zur Zeit seines Betriebs eine erhöhte Trägheitsmasse aufweist. Der Betriebs­ geschwindigkeit sind daher Grenzen gesetzt. Da die Be­ lastung auf einem Tragabschnitt des X,Y-Schlittens groß ist, muß der X,Y-Schlitten eine erhöhte Festigkeit und Stärke haben. Die Folge davon ist, daß der X,Y- Schlitten groß und schwer wird. Es ist daher nicht mög­ lich, den Bewegungstisch in einer kleinen und leichten Bauweise auszuführen. Da der X,Y-Schlitten als separates Bauteil ausgebildet ist und die Stütz- oder Tragab­ schnitte unabhängig voneinander sind, ist es notwendig, die X,Y-Bewegungsebene parallel zur Oberseitenfläche des Z-Schlittens zu machen. In diesem Fall besteht allerdings die Neigung, daß bei einem Betrieb des X,Y- Schlittens ein Fehler in der Z-Richtung hervorgerufen wird. Es tritt daher das Problem auf, daß diese Kon­ struktion bei lithographischen Verfahren und dergleichen nicht verwendet werden kann, bei denen eine strenge Parallelität unabdingbar ist.

Bei der Konstruktion mit unten liegendem Z-Achsen- Tisch ist der X,Y-Schlitten auf dem Z-Schlitten mon­ tiert. Der Betrieb des X,Y-Schlittens und der Betrieb des Z-Schlittens können unabhängig voneinander vorge­ nommen werden. Wendet man die X,Y,Z-Schlitten bei einem lithographischen Verfahren an, bezweckt der Be­ trieb des Z-Schlittens die Einstellung der Fokussie­ rung. Da in der Z-Richtung ein häufiger Betrieb nicht erforderlich ist, hat die Anordnung des X,Y-Schlittens auf dem Z-Schlitten den Vorteil, daß Trägheitsein­ flüsse eliminiert werden können. Da jedoch sowohl der Z-Schlitten als auch der X,Y-Schlitten, der auf dem Z-Schlitten montiert ist, mit schräg zulaufender Ge­ stalt hergestellt werden müssen, ist es nach wie vor schwierig, eine strenge Parallelität aufrecht zu er­ halten.

Sowohl bei der oben liegenden Z-Achsen-Konstruk­ tion als auch bei der unten liegenden Z-Achsen-Konstruk­ tion wird die Bewegung in der Z-Achsenrichtung dadurch erreicht, daß der Z-Schlitten in horizontaler Richtung verschoben wird. Da der Z-Schlitten und der Tisch, auf dem der Z-Schlitten in der Z-Richtung beweglich mon­ tiert ist, an ausgebildeten Schrägflächen miteinander in Berührung stehen, tritt das Problem auf, daß mit wachsender Präzision der sich berührenden Oberflächen und mit zunehmender Verminderung der Rauhigkeit dieser Oberflächen der Gleitreibungswiderstand größer wird. Man benötigt daher relativ hohe Kräfte, um den Z-Schlit­ ten zu bewegen. Außerdem besteht die Neigung, daß es zu einem sogenannten Stick-Slip oder ruckenden Gleiten kommt. Diese Nachteile treten besonders deutlich bei der unten liegenden Z-Achsen-Konstruktion auf, bei der der X,Y-Schlitten auf dem Z-Schlitten montiert ist.

Zur Lösung der angesprochenen Problematik kann man es in Betracht ziehen, eine in der US-PS 45 61 815 beschriebene Werkzeugmaschineneinstelleinrichtung für den Z-Richtungspositionseinstellmechanismus zu verwen­ den. Dort ist ein Oberschlitten mit Hilfe von Kugel­ lagern auf einem keilförmigen Bauteil angeordnet, dessen Oberseite eine horizontal verlaufende Fläche darstellt. Das keilförmige Bauteil kann mit Hilfe einer Schrauben­ spindel in Horizontalrichtung verschoben werden, die von einem Schrittmotor drehbeweglich angetrieben wird, der am Oberschlitten angebracht ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Oberschlitten in der Z-Richtung anzuheben oder abzusenken. Da jedoch bei dieser Kon­ struktion der Schrittmotor am Oberschlitten befestigt ist, werden Vibrationen, die beim Betrieb des Schritt­ motors erzeugt werden, direkt auf den Oberschlitten (Z-Tisch) übertragen. Es ist daher schwierig, eine Positionierung in einem Bereich vorzunehmen, der größenordnungsmäßig im Sub-Mikrometer-Bereich liegt, wie es für lithographische Verfahren erforderlich ist.

Nun wird aber nach Fig. 2 der US-PS 45 61 815 bereits in Betracht gezogen, den Schrittmotor am Werk­ zeugmaschinenrahmen anzubringen. In diesem Fall befin­ det sich aber der X,Y-Bewegungstisch auf dem keilför­ migen Bauteil, dessen Oberseitenfläche nunmehr eine Schrägfläche ist. Wird der auf dem keilförmigen Bau­ teil angeordnete X,Y-Bewegungstisch in der X- und Y- Richtung bewegt, kommt es gleichzeitig auch zu einer Verschiebung des X,Y-Tisches in der Z-Richtung. Dies bedeutet, daß im Anschluß an eine Bewegung in der X- und Y-Richtung eine Positionsabweichung in der Z-Rich­ tung auftritt. Darüber hinaus entsteht eine neue Schwierigkeit dadurch, daß die zwischen dem keilförmi­ gen Bauteil und dem Oberschlitten angeordneten Kugel­ lager während der Benutzung auf der Schrägfläche nach unten verschoben werden. Ein glatter ruckfreier Betrieb des keilförmigen Bauteils kann daher nicht garantiert werden. Obgleich das Ausmaß der Verschiebung der Kugel­ lager aufgrund der Bewegung des keilförmigen Bauteils in Abwärtsrichtung gering ist, kommt es dennoch bei längerer Benutzungsdauer zu einer beachtlichen Verschie­ bung, da sich die einzelnen Verschiebungen akkumulieren.

Wie bereits erwähnt, wird bei der Projektions­ photolithographie die Repetiertechnik angewendet, gemäß der ein integriertes Schaltungsmuster auf einer Scheibe (Wafer) jeweils einzeln aufeinanderfolgend entwickelt wird. Ist eine Überlappung der Schaltungsmuster nicht beabsichtigt, sind für ein einziges Scheibengebilde mehrere hundert Positionierungen erforderlich. Die für die Positionierungen aufgewandte Gesamtzeit ist daher groß. Zur Verbesserung der Effizienz des Belichtungs­ verfahrens ist es notwendig, die Positionierungsvor­ gänge in relativ kurzer Zeit vorzunehmen.

Der obigen Bedingung wird bereits durch ein Gerät Rechnung getragen, das in der japanischen Ge­ brauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 58-105604 be­ schrieben ist. Bei diesem Gerät ist ein Feineinstellbett auf einem Grobeinstelltisch federnd angeordnet. Ein viscoses Fluid ist zwischen einem im Feineinstellbett ausgebildeten Vibrationsdämpfungsabschnitt und einer am Grobeinstelltisch vorgesehenen Auflageoberfläche vor­ gesehen. Mit dieser Konstruktion sollen auftretende Vibrationen gedämpft werden.

Zugegebenermaßen hat das so ausgebildete Gerät den Vorteil, daß durch das viscose Fluid hoher Visko­ sität, das zwischen die Dämpfungsoberfläche des Dämp­ fungsabschnitts und die Auflageoberfläche des Grob­ einstelltisches eingefüllt ist, Vibrationen wirksam gedämpft werden, die im Feineinstellbett verursacht werden, wenn der Grobeinstelltisch mit hohen Geschwin­ digkeiten bewegt wird. Dadurch ist eine Positionierung mit hohen Geschwindigkeiten möglich. Allerdings ist der Vibrationsdämpfungsabschnitt in das viscose Fluid eingetaucht. Erhöht man zur besseren Dämpfung der Vibrationen die Viskosität des viscosen Fluids macht sich allerdings ein störender Bewegungswiderstand bemerkbar. Dieser Bewegungswiderstand wird verursacht durch Kompression des viscosen Fluids durch eine Sei­ tenwand des Vibrationsdämpfungsabschnitts und wird ins­ besondere dann sehr groß, wenn das Feineinstellbett durch einen Bewegungsmechanismus, wie einen Elektro­ magneten oder dergleichen, geringfügig bewegt oder verschoben wird. Der angesprochene Bewegungswiderstand ist sehr störend, da er der Bewegung des Feineinstell­ betts entgegensteht. Um eine glatte und ruckfreie Bewegung des Feineinstellbetts sicherzustellen, ist es infolge des sonst auftretenden hohen Bewegungs­ widerstands erforderlich, die Viskosität des viscosen Fluids beträchtlich herabzusetzen. Darunter leidet aber der Dämpfungseffekt gegenüber Vibrationen. Ungelöst bleibt daher das Problem, wie man gleichzeitig eine glatte ruckfreie Bewegung des Feineinstellbetts und eine hinreichend gute Dämpfung der Vibrationen er­ zielen kann.

Beim Stand der Technik ist die Projektionsphoto­ lithographie in den Herstellungsprozeß der integrierten Halbleiterschaltungen einbezogen. Bei diesem Herstel­ lungsprozeß wird auf einer Scheibe (Wafer) ein Schal­ tungsmuster durch Belichtung übertragen und entwickelt. Im allgemeinen ist es so, daß der lithographische Vor­ gang mit Hilfe eines Geräts ausgeführt wird, das aus­ schließlich für eine Scheibe (Wafer) mit bestimmten Abmessungen verwendet wird.

Da die Größe der auf einer Spannvorrichtung auf­ zubringenden Scheibe (Wafer) gleichbleibend ist, hat in der oben beschriebenen Anordnung auch ein Scheiben­ halterungsabschnitt einer Ladevorrichtung zum Laden der Scheibe auf die Spannvorrichtung stets dieselben Abmessungen. Ein Austausch der Spannvorrichtung zum Belichten einer Scheibe mit einer anderen Scheibengröße kommt selten vor. Die Spannvorrichtung ist daher am X,Y-Tisch fest angebracht, beispielsweise mit Hilfe von Bolzen.

Bei einer Anordnung der beschriebenen Art ist somit die Spannvorrichtung zur Halterung eines zu bearbeitenden Teils, beispielsweise wie einer zu be­ lichtenden Scheibe oder dergleichen, mittels Bolzen am Bewegungstisch fest angebracht. Solange die lithographi­ sche Anordnung ausschließlich in einem Massenproduk­ tionsverfahren für eine einzige, fest vorgegebene Scheibengröße verwendet wird, gibt es keine Schwierig­ keiten. Soll jedoch das Gerät als Mehrzweckgerät dienen, beispielsweise zum Erproben einer Produktionsserie oder für Experimente, sind im allgemeinen die zu bearbeiten­ den Bauteile von unterschiedlicher Größe. So können die zu belichtenden Scheiben unterschiedliche Abmes­ sungen haben, beispielsweise in einem Bereich von 5 bis 15 cm. Will man ein zu bearbeitendes Bauelement kleiner Größe auf der am Bewegungstisch montierten Spannvorrich­ tung aufspannen, benötigt man eine Ladevorrichtung, die der Größe des benutzten Bauelements angepaßt ist. Tauscht man somit die Spannvorrichtung nicht gegen eine Spannvorrichtung aus, die der Bauelement- oder Scheibengröße angepaßt ist, ist es unmöglich, das Bau­ element oder die Scheibe mit der Ladevorrichtung zu laden. Da bei der herkömmlichen Litographie die Spann­ vorrichtung am Bewegungstisch mittels Bolzen befestigt ist, ist der Austausch der Spannvorrichtung ein müh­ seliger und langwieriger Vorgang. Nachteilig ist auch, daß beim Entfernen und Festziehen der Bolzen störende Abriebteilchen erzeugt werden. Daüber hinaus besteht die Gefahr, daß es zu Abweichungen in der Parallelität bezüglich der Montagefläche der Spannvorrichtung kommt, auf welcher Montagefläche das zu bearbeitende Bauele­ ment bzw. die zu belichtende Scheibe zu haltern ist.

Die Erfindung will bezüglich der oben geschilderten Problematik Abhilfe schaffen. Ausgehend von einer beweglichen Verbundtischanordnung für die fotolithographische Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Parallelität und der Positionierung mit hoher Genauigkeit beizubehalten, selbst wenn der Tisch mit hohen Geschwindigkeiten bewegt wird, und die Positionierung innerhalb einer kurzen Zeit und mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen, und zwar unter Sicherstellung sowohl einer glatten und ruckfreien Bewegung des Z-Tisches in der X- und Y-Richtung als auch einer guten Dämpfung auftretender Vibrationen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, daß der Z-Tisch vollkommen unabhängig von einer Einstellbewegung in der X- und/oder Y-Richtung in der Z-Achsenrichtung eingestellt werden kann, bzw. eine in der X- und/oder Y-Richtung erfolgte Einstellung nicht durch eine Einstellung in der Z-Richtung gestört wird und umgekehrt. Die Vibrationsdämpfungsmittel sind derart vorgesehen, daß Vibrationen des Z-Richtungspositionseinstellmechanismus während ihres Antriebs nicht direkt oder unmittelbar auf den Z-Tisch übertragen werden. Gleichzeitig ist es möglich, irgendwelche Abweichungen bezüglich der Parallelität des Z-Tisches zu vermeiden und die Positionierung mit sehr hoher Genauigkeit vorzunehmen. Da die Vibrationsdämpfungsmittel zwischen dem in der X- und Y-Richtung beweglichen Z-Tisch und dem Basisbett vorgesehen sind, kommt es zu einer schnellen Dämpfung von Vibrationen, die im Z-Tisch infolge der Bewegung des Grobeinstelltisches mit hohen Geschwindigkeiten hervorgerufen werden.

Bevorzugte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Insbesondere ist nach dem Patentanspruch 8 auf dem Z-Tisch ein Spannvorrichtungshalterungsteil vorgesehen, das durch Ansaugen bzw. durch Erzeugen eines Unterdrucks zum Haltern einer Spannvorrichtung dient, die ihrerseits durch Ansaugen oder durch Erzeugen von Unterdruck ein zu bearbeitendes Bauelement aufspannt, beispielsweise eine zu belichtende Scheibe (Wafer) oder dergleichen. In den aneinandergrenzenden Oberflächen der Spannvorrichtung und des Spannvorrichtungshalterungsteils ist vorzugsweise eine Ausnehmung vorgesehen, die mit einer Gasabsaugvorrichtung verbunden werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Spannvorrichtung mit einer gleichförmigen Saugkraft fest zu haltern. Da der innere Spannungszustand der Spannvorrichtung gleichförmig ist, ist eine Deformation der Spannvorrichtung infolge einer äußeren Kraft gleichförmig und es kommt nicht zu irgendwelchen Verwerfungen und dergleichen während der Zeit der Halterng der Spannvorrichtung. Darüber hinaus kann bedingt durch die Größe des mittels der Spannvorrichtung zu halternden Bauelements die Spannvorrichtung ohne weiteres leicht ausgetauscht werden. Vorteilhaft ist auch, daß durch die Art der Halterung der Spannvorrichtung keine Abriebteilchen hervorgerufen werden. Es besteht daher auch keine Gefahr, daß die Parallelität der Halterungs- oder Montagefläche der Spannvorrichtung gestört wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, teilweise als Block­ schaltbild dargestellte Anordnung, bei der es sich um ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsphotolithogra­ phie handelt, auf die die Erfindung angewendet werden kann,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Zusammenbauansicht des Ausführungsbeispiels der Erfindung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf eine Tischetage,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs einer Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht längs einer Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht längs einer Linie VII-VII in Fig. 5, und

Fig. 8 eine Ansicht von oben auf eine Montage­ blockspannvorrichtung, auf die die Erfindung anwendbar ist.

Zunächst soll an Hand von Fig. 1 eine Projektions­ photolithographie näher erläutert werden, auf die die Erfindung anwendbar ist.

Eine in Fig. 1 dargestellte photolithographische Projektionsanordnung 100 enthält eine X,Y,Z-Tischetage 103, die von einem Sockel oder Fundament 101 getragen wird und seinerseits einen Wafer oder eine Scheibe 102 trägt, eine Verkleinerungslinse 104, die der Oberseite der X,Y,Z-Tischetage 103 gegenüberstehend fest ange­ bracht ist, eine oberhalb der Verkleinerungslinse 104 vorgegebene Fadennetzhalterungsbank 106, an der ein Fadennetz 105 befestigt ist, und eine Lichtquellen­ stufe 107, die bei einer Position oberhalb der Faden­ netzhalterungsbank 106 vorgesehen ist. Ein zur Belich­ tung dienender Lichtstrahl der Lichtquellenstufe 107 beleuchtet über das Fadennetz 105 und die Verkleine­ rungslinse 104 die Scheibe 102 auf der X,Y,Z-Tisch­ etage 103, bei der es sich um eine Verbundtischanord­ nung handelt, die eine zusammengesetzte Bewegung aus­ führen kann. Bei der Belichtung mittels des Lichtstrahls wird ein auf dem Fadennetz 105 ausgebildetes Schaltungs­ muster verkleinert und auf die Scheibe 102 projiziert.

Die X,Y,Z-Tischetage ist derart ausgebildet, daß sie mit Hilfe eines Antriebsmechanismus 2 mit einem X,Y- Achsenantrieb 2 a, 2 b und mit einem Z-Achsen-Antrieb 2 c in den drei Achsenrichtungen der X-, Y- und Z-Achse bewegt oder verschoben werden kann. Dabei wird durch eine Verschiebung in der Z-Achsenrichtung die Fokussie­ rung erreicht.

Am unteren Endabschnitt eines zylinderförmigen Körpers oder Zylinders 108, der die Verkleinerungslinse 104 trägt und der Scheibe 102 gegenübersteht, ist eine Durchtrittsöffnung 109 ausgebildet, die zum Durchlassen des zur Belichtung dienenden Lichtstrahls geeignet ist. Am Rand des unteren Endabschnitts sind vier Luftblas­ düsen 110 in gleichem Winkelabstand voneinander angeord­ net. Jede der Düsen 110 ist mit einer gemeinsamen Luft­ zufuhrquelle 111 über eine Verengung oder Drosselstelle 112 verbunden, und darüber hinaus ist jede der Düsen auch mit einer Eingangsseite eines Differential- oder Differenzendruckwandlers 113 verbunden. Die andere Ein­ gangsseite des Differenzendruckwandlers 113 ist über eine Verengung oder Drosselstelle 114 an die gemeinsame Luftzufuhrquelle 111 angeschlossen und steht außerdem mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Düsen 110, die Luft­ zufuhrquelle 111, die Drosselstellen 112, 114 und der Differenzendruckwandler 113 bilden ein Luftmikrometer oder einen pneumatischen Feinmeßfühler 115.

Ein vom Differenzendruckwandler 113 erzeugtes Detek­ tionssignal gelangt zu einer Fokussiersteuervorrichtung 116 und wird dort mit einem vorbestimmten Soll- oder Zielwert verglichen, der mit Hilfe eines Zielwertein­ stellers 116 a in der Fokussiersteuervorrichtung 116 eingestellt werden kann. Ein aufgrund des Vergleiches erzeugtes Fehlersignal, das einen Differenzwert angibt, gelangt zu einer Ansteuerschaltung 116 b, die einen Ver­ stärker und dergleichen enthält. Die Ansteuerschaltung 116 b liefert einen Erregerstrom zum Betätigen eines Stellglieds, beispielsweise eines Motors oder derglei­ chen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird der Erre­ gerstrom dem Z-Achsen-Antrieb 2 c der X,Y,Z-Tischetage 103 zugeführt, und zwar zum Antrieb des Tisches in einer solchen Weise, daß der Abstand zwischen den Düsen 110 und der Scheibe 102 auf einen passenden Wert genau ein­ gestellt wird.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel der X,Y,Z-Tischetage 103 ist in Fig. 2 bis 8 dargestellt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist ein Trag- oder Grundbett 1 auf einem Grobeinstelltisch 3 angebracht, der mit Hilfe des X-Achsen-Antriebs 2 a oder mit Hilfe des Y-Achsen-Antriebs 2 b, die beide am Sockel oder Fun­ dament 110 befestigt sind, in der X-Achsenrichtung bzw. in der Y-Achsenrichtung bewegt werden kann.

Am mittleren Abschnitt des Grundbetts 1 ist eine Führungsbank 4 befestigt, wie es aus Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich ist. Die Führungsbank 4 hat auf ihrer Ober­ seite eine in ihrer Breitenrichtung weite Ausnehmung 4 a, die in Richtung auf die Vorderseite schräg nach unten verläuft. Die Führungsbank 4 hat somit einen U-förmigen Querschnitt, und in den die Ausnehmung 4 a seitlich be­ grenzenden, einander gegenüberstehenden Innenwandflächen der Führungsbank 4 befinden sich geneigte Führungsnuten 4 b, 4 c, die in Richtung auf die Vorderseite schräg nach unten verlaufen.

Ein Schrägflächengleiter oder Schrägflächenschlit­ ten 5 ist in der Ausnehmung 4 a längs der schräg oder geneigt verlaufenden Führungsnuten 4 b, 4 c verschiebbar angeordnet. Die Unterseite 5 a des Schrägflächenschlit­ tens 5 stellt eine schräg verlaufende Fläche dar, die sich parallel zur Ausnehmung 4 a erstreckt. Demgegenüber ist die Oberseite 5 b des Schrägflächenschlittens 5 eine horizontal verlaufende Ebene oder Fläche, so daß der Schrägflächenschlitten im Längsschnitt eine trapezförmi­ ge Gestalt hat. Weiterhin weist der Schrägflächenschlit­ ten 5 an seinen Seitenflächen ebenfalls schräg oder geneigt verlaufende Führungsnuten 6 a, 6 b auf, die derart ausgebildet sind, daß sie jeweils den schräg verlaufen­ den Führungsnuten 4 b, 4 c der Ausnehmung 4 gegenüber­ stehen. Zwischen den einander gegenüberstehenden schrä­ gen Führungsnuten 6 a und 4 b sowie zwischen den einander gegenüberstehenden schrägen Führungsnuten 6 b und 4 c befinden sich jeweils Quer- oder Schrägrollenanordnun­ gen 7, 7. Jede Querrollenanordnung 7 enthält, wie es in einem vergrößerten Ausschnitt von Fig. 5 dargestellt ist, eine Anzahl zylinderförmiger Rollen 7 a, die mittels eines Halters 7 b derart gehaltert sind, daß die Dreh­ achsen der in Längsrichtung des Halters 7 b aufeinander­ folgenden Rollen 7 a abwechselnd gegeneinander um 90° versetzt sind. Dies bedeutet, daß in einer Querrollen­ anordnung 7 die zylinderförmigen Rollen 7 a abwechselnd mit verschiedenen einander gegenüberstehenden Oberflä­ chen der schräg verlaufenden Führungsnuten 6 a und 4 b in Berührug stehen. Gleichermaßen stehen in der ande­ ren Querrollenanordnung 7 die zylinderförmigen Rollen 7 a abwechselnd mit verschiedenen, einander gegenüber­ liegenden Oberflächen der schrägen Führungsnuten 6 b und 4 c in Berührung. Die Querrollenanordnungen 7, 7 sind vorgespannt oder vorbelastet, so daß ein Versatz der Halter 7 b selten auftritt. Sollte es dennoch er­ forderlich sein, den Versatz der Halter 7 b so gering wie möglich zu machen, sind nicht dargestellte Einrich­ tungen vorgesehen, die ein Versetzen oder einen Versatz der Halter verhindern und vorzugsweise von einer Feder­ kraft oder dergleichen Gebrauch machen, die auf die beiden Enden jedes Halters oder Käfigs 76 einwirkt. Selbst wenn solche einen Halterversatz verhindernde Einrichtungen vorgesehen sind, wird die Bewegung des Schrägflächen­ schlittens 5 durch einen Gleit- oder Rollwiderstand zwischen der Führungsbank 4 und dem Schrägflächenschlit­ ten 5 nicht beeinträchtigt. Wenn somit die Konstruktion derart ausgeführt ist, daß ein im wesentlichen konstan­ ter Roll- oder Gleitwiderstand zwischen der Führungs­ bank 4 und dem Schrägflächenschlitten 5 auftritt, kann man diesen Roll- oder Gleitwiderstand dadurch absorbie­ ren, daß in Abhängigkeit von dem Betrag des Absolutwerts dieses Roll- oder Gleitwiderstands die Ausgangsleistung eines Gleichstrommotors 9 entsprechend eingestellt wird. Die schrägen Führungsnuten 4 b, 4 c sowie 6 a, 6 b und die Querrollenanordnungen 7, 7 bilden zusammen eine Schräg­ oder Querrollenführung CG.

Wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist, befindet sich am hinteren Ende des Schrägflächenschlittens 5 eine Kugelmutter 8, und die Kugelmutter 8 ist mit einer Vorschubschraubenspindel 11 gekuppelt. Die Vorschub­ schraubenspindel 11 ist mit einer Drehwelle des Gleich­ strommotors 9 verbunden, der einen Antrieb darstellt. Am Motor 9 ist ein Codierer 10 angebracht, der zum Erfassen oder Detektieren des Drehwinkels dient. In Übereinstim­ mung mit dem Detektionssignal des Codierers 10 wird der Motor 9 servogesteuert. Wenn somit der Motor 9 in Drehung versetzt wird, bewegt sich der Schrägflächenschlitten 5 in Längsrichtung der Bodenfläche der Ausnehmung 4 a in der Führungsbank 4. Die Führungsbank 4, der Schrägflä­ chenschlitten 5, die Kugelmutter 8 und die Vorschub­ schraubenspindel 11 bilden einen Positionseinstellmecha­ nismus 12 in der Z-Achsenrichtung.

Auf der horizontal verlaufenden Oberseite 5 b des Schrägflächenschlittens 5 ist ein mit Hilfe von Stahl­ kugeln 13 a getragener Z-Tisch 14 angeordnet. Die Stahl­ kugeln 13 a sind rollbar und voneinander beabstandet in einem Käfig oder Halter 13 b gehaltert. Der Z-Tisch 14 ist in der horizontalen Ebene in der X- und der Y-Rich­ tung beweglich vorgesehen. Bei den vom Halter 13 b ge­ halterten Stahlkugeln 13 a handelt es sich um eine Anzahl von Stahlkugeln, die mit hoher Präzision zum Zwecke der Rollbeweglichkeit bearbeitet sind. Ferner ist ein Stopper oder Anschlag 13 c vorgesehen, der verhindern soll, daß der Halter 13 b aus seiner Position wegbewegt wird.

Weiterhin sind auf dem Grundbett 1, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, U-förmige Tragteile 16 a, 16 b ange­ bracht, und zwar auf der linken und der rechten Seite des Grundbetts 1. Ein Feineinstelltisch 17, der einen in der X- und Y-Richtung verschiebbaren X,Y-Bewegungs­ tisch bildet, wird mit Hilfe von Anlageflächen 16 c, 16 d abgefangen, die mit Siliconöl 16 e in Form eines visco­ sen Fluids mit einer hohen Viskosität (etwa 10⁵ Zenti­ stokes) auf den Tragteilen 16 a, 16 b ausgebildet sind.

Der Feineinstelltisch 17 hat, wie es aus Fig. 5 und 7 hervorgeht, einen quadratischen Abschnitt 17 a und Stützabschnitte 17 c, 17 d, die sich von der linken und rechten Seite des quadratischen Abschnitts 17 a aus nach außen erstrecken, und zwar unter Ausbildung von abge­ stuften Abschnitten 17 b, so daß die Breite der Stütz­ abschnitte 17 c, 17 d vermindert ist. Der quadratische Abschnitt 17 a und die Stützabschnitte 17 c, 17 d sind einstückig ausgebildet. Eine im wesentlichen quadrati­ sche Durchgangsöffnung 17 e befindet sich im Mittenab­ schnitt des quadratischen Abschnitts 17 a, und rechteck­ förmige Durchgangsöffnungen 17 f, 17 g sind in den Stütz­ abschnitten 17 c, 17 d jeweils vorgesehen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind vibrationsdämpfende Bauglieder 19, 19 mit jeweiligen vibrationsdämpfenden Oberflächen 18, 18, die den Tragteilen 16 a, 16 b gegenüberstehen, innerhalb der Durchgangsöffnungen 17 f, 17 g angebracht. Wie eben­ falls aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Z-Tisch 14 in die Durchgangsöffnung 17 e eingesetzt. Blattfedern 20 sind brückenartig zwischen der Oberseite des Feineinstell­ tisches 17 und der Oberseite des Z-Tisches 14 vorgesehen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Jede der Blattfedern 20 hat eine im wesentlichen trapezförmige Gestalt, und zu beiden Seiten der Mittenlinie des Grundabschnitts des Trapez sind bei symmetrischen Stellen Parallelschlitze 20 a in einer solchen Weise ausgebildet, daß die Blatt­ feder 20 in zwei Seitenabschnitte 20 b und einen Mitten­ abschnitt 20 c unterteilt ist. Der Mittenabschnitt 20 c ist am Z-Tisch 14 befestigt. Die beiden Seitenabschnitte 20 b sind am Feineinstelltisch 17 befestigt. Die Befesti­ gung kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen. Die Gesamtanordnung mittels der Blattfedern 20 ist derart getroffen, daß der Z-Tisch 14 nach unten gedrückt wird, d.h. gegen den Z-Achsen-Positionseinstellmechanis­ mus.

Ferner sind am Grundbett 1 U-förmige Tragteile 21 a, 21 b befestigt, und zwar in der Y-Richtung gesehen am vorderen und hinteren Endabschnitt des Grundbetts 1. Jeder von U-förmigen Blöcken 23 a, 23 b, die in der X- Richtung beweglich sind, ist über Blattfedern 22 mit Schenkelabschnitten der Stütz- oder Tragteile 21 a, 21 b verbunden. Säulenabschnitte 24 f, 24 r zu beiden Seiten jeder der Blöcke 23 a, 23 b erstrecken sich in der Nach­ barschaft der abgestuften Abschnitte 17 b des Feinein­ stelltisches 17 nach oben, und eine Vorderseite des Säulenabschnitts 24 f und eine Hinterseite des Säulen­ abschnitts 24 r sind jeweils mit dem quadratischen Ab­ schnitt 17 a des Feineinstelltisches 17 über Blattfe­ dern 25 verbunden, wie es aus Fig. 2 hervorgeht.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind Elektromagnete 26 a, 26 b mit U-förmigen Kernen, die mit Erregerspulen bewickelt sind, jeweils an den Tragteilen 21 a, 21 b be­ festigt. Die beiden Enden des Elektromagneten 26 a stehen mit einem vorbestimmten Abstand einer magneti­ schen Platte 27 a gegenüber, die am vorderen Seitenrand des Feineinstelltisches 17 angebracht ist. In ähnlicher Weise stehen die beiden Enden des Elektromagnets 26 b mit einem vorbestimmten Abstand einer magnetischen Platte 27 b gegenüber, die am hinteren Seitenrand des Feineinstelltisches 17 befestigt ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind unterhalb der Tragteile 16 a, 16 b Elektromagnete 28 a, 28 b mit U-förmigen Kernen, die mit Erregerspulen bewickelt sind, am Grundbett 1 ange­ bracht. Beide Enden der Elektromagnete 28 a, 28 b liegen jeweils mit einem vorbestimmten Abstand magneti­ schen Platten 29 a, 29 b gegenüber, die jeweils an Mitten­ abschnitten der Blöcke 23 a, 23 b befestigt sind. Durch Einstellen des Betrages der den Erregerspulen der Elektromagnete 28 a, 28 b zugeführten Erregerströme kann die Magnetkraft eines der gegenüberliegenden Elektro­ magnete 28 a, 28 b über einen Referenzwert hinaus erhöht werden und die Magnetkraft des anderen der Magnete 28 a, 28 b vermindert werden, wobei der erzeugten Magnetkraft eine durch Verschiebung der Blattfedern 22 erzeugte Federkraft entgegensteht, so daß im Ergebnis die Blöcke 23 a, 23 b geringfügig in der X-Richtung gegen die Kraft der Blattfedern 22 verschoben werden, um auf diese Weise den Feineinstelltisch 17 in der X-Richtung Über die Blattfedern 25 zu verschieben. Stellt man andererseits den Betrag der den Erregerspulen der Elek­ tromagnete 26 a, 26 b zugeführten Ströme derart ein, daß die Magnetkraft eines der Elektromagnete 26 a, 26 b über einen Referenzwert hinaus erhöht und die Magnetkraft des anderen der Elektromagnete 26 a, 26 b vermindert wird, wobei der Magnetkraft eine durch Versetzung der Blatt­ federn 25 erzeugte Federkraft entgegenwirkt, kommt es zu einer geringfügigen Bewegung des Feineinstelltisches 17 in der Y-Richtung gegen die Kraft der Blattfedern 25.

Wie es aus Fig. 5 und 8 hervorgeht, ist eine zum Anbringen einer Spannvorrichtung dienende Befestigungs­ platte 30 großer Breite an der Oberseite des Z-Tisches 14 befestigt. Eine Montageblockspannvorrichtung kreisför­ miger Gestalt ist an der Befestigungsplatte 30 ange­ bracht. In der Oberseite der Montageblockspannvorrich­ tung 31 sind gesehen in Umfangsrichtung in gleichmäßi­ gen Abständen voneinander sechs Ausnehmungen 32 sektor­ förmiger Gestalt ausgebildet. Ferner ist in die Montage­ blockspannvorrichtung 31 ein Positionierstift 33 einge­ lassen. Am Umfangsrand der Montageblockspannvorrichtung 31 ist ein ringförmiger Positionierrahmen 34 vorgesehen. Wie es insbesondere aus Fig. 8 hervorgeht, erstreckt sich vom linken Rand der Montageblockspannvorrichtung 31 eine Durchgangsverbindung 35 a bis zur Mitte und dann weiter von der Mitte bis zur Oberseite, so daß in der Oberseite der Spannvorrichtung 31 eine Öffnung vor­ handen ist. Ferner umgibt eine U-förmige Durchgangs­ verbindung 35 b die Durchgangsverbindung 35 a, und die Durchgangsverbindung 35 b steht mit jeder der Ausneh­ mungen 32 in Verbindung. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Durchgangsverbindungen 35 a, 35 b über ein jeweils zugeordnetes Dreiwegrichtungssteuerventil 36 a, 36 b mit einer Gasabsaugvorrichtung 36 c verbunden, bei der es sich um einen Kompressor oder dergleichen handeln kann.

Auf der Montageblockspannvorrichtung 31 ist eine Wafer- oder Scheibenspannvorrichtung 37 befestigt, die zur Halterung einer Scheibe (Wafer) oder eines Faden­ kreuzes dient. Die Unterseite der Scheibenspannvorrich­ tung 37 hat eine solche Größe und verläuft zur Oberseite der Spannvorrichtung 31 derart parallel, daß sie die Ausnehmungen 32 der Montageblockspannvorrichtung 31 dicht abschließt. Dadurch ist es möglich, die Scheiben­ spannvorrichtung 37 durch Ansaugen und Erzeugen eines entsprechenden Unterdrucks an der Montageblockspann­ vorrichtung 31 unverrückbar anzubringen. In der Unter­ seite der Scheibenspannvorrichtung 37 befindet sich ein Positionierloch 37 a, in das der Positionierstift 33 der Montageblockspannvorrichtung 31 ragt. Wie es ferner aus Fig. 4 und 5 hervorgeht, erstreckt sich von der Unter­ seite der Scheibenspannvorrichtung 37 eine Durchgangs­ verbindung 38 nach oben bis zu Durchgangsverbindungen 39 a, die von der Mitte der Scheibenspannvorrichtung 37 aus radial nach außen verlaufen. Die radial nach außen verlaufenden Durchgangsverbindungen 39 a sind allerdings an ihren Außenenden abgeschlossen. In der Oberseite der Scheibenspannvorrichtung 37 sind konzentrisch verlau­ fende Kanäle 39 b geringer Breite ausgebildet. Die Kanäle 39 b stehen mit den Durchgangsverbindungen 39 a über kleine Durchtrittsöffnungen 39 c in Verbindung. An dieser Stelle sei erwähnt, daß zahlreiche verschieden­ artige Spannvorrichtungen vorgesehen sein können, deren Anbringungs- oder Befestigungsoberflächen den Abmessungen der daran anzubringenden Bauteile oder Bauelemente ange­ paßt ist.

Wie es ferner aus Fig. 4 hervorgeht, ist in L-för­ miger Gestalt am Umfangsrand der Befestigungsplatte 30 ein Reflexionsspiegel 41 L-förmiger Gestalt vorgesehen, und zwar mit einem Spiegelabschnitt 41 a parallel zur Y-Achse und mit einem Spiegelabschnitt 41 b parallel zur X-Achse. Dem Spiegelabschnitt 41 a des Reflexionsspie­ gels 41 steht eine X-Achsen-Lasermeßmaschine 42 a gegen­ über. Gleichermaßen steht dem Spiegelabschnitt 41 b des Reflexionsspiegels 41 eine Y-Achsen-Lasermeßmaschine 42 b gegenüber. Die Lasermeßmaschinen 42 a und 42 b sind an einem Hauptkörper des Geräts befestigt, und sie erzeugen Positionsdetektionssignale, welche die absoluten Posi­ tionen des Feineinstelltisches 17 in der X-Achsenrich­ tung und in der Y-Achsenrichtung angeben. Mit Hilfe dieser Positionsdetektionssignale wird die Position des Feineinstelltisches 17 genau festgestellt, und in Über­ einstimmung mit der genau festgestellten Position wird der Betrag der Ströme gesteuert, die den Elektromagneten 26 a, 26 b, 28 a, 28 b zugeführt werden, und eine genaue Positionierung der Scheibenspannvorrichtung 37 in der X- und der Y-Richtung erzielt.

Wie aus Fig. 4 bis 6 erkennbar, dient ein Photo­ detektor 43 zum Erfassen von Ungleichförmigkeiten in der Menge des Lichts der zur Belichtung dienenden Licht- Quelle. Der Photodetektor 43 ist an einem L-förmigen Haltearm 44 angebracht, der am Stützabschnitt 17 c des Feineinstelltisches 17 befestigt ist. Durch Messen der Lichtmenge an mehreren Positionen, was durch sequentiel­ les Bewegen des Grobeinstelltisches 3 erreicht wird, wird auf der Grundlage der Meßpositionen und der dabei gemessenen Lichtmengen eine Mustererkennung durchgeführt, und zwar mit dem Ziel, die Positionierung der Lichtquelle für die Belichtung zu erhalten. Ferner ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, ein Temperaturdetektor 45 zum Messen der Temperatur bei der Position der Scheibenspannvor­ richtung 37 vorgesehen. Aufgrund des erfaßten Temperatur­ meßwertes wird eine nicht dargestellte Klimaanlage mit dem Ziel gesteuert, die Temperatur bei der Position der Scheibenspannvorrichtung 37 auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Schließlich ist noch nach Fig. 4 ein auf Magnetismus beruhender Detektor 46 vorgesehen. Der Detektor 46 dient zum Erfassen oder Feststellen von drei Positionen einschließlich eines Steuerausgangs­ punktes (neutrale Position), einer oberen Grenzposition und einer unteren Grenzposition in der Z-Achsenrichtung. Ein magnetischer Körper 46 a des Detektors 46 ist an der Befestigungsplatte 30 befestigt. Ein Fühl- oder Detek­ tionsabschnitt 46 b des Detektors 46 ist am Tragteil 21 a befestigt. Der Detektionsteil 46 b liefert ein Detek­ tionssignal an die Ansteuerschaltung 116 b der bereits erwähnten Fokussiersteuervorrichtung 116, und zwar zur Einstellung des Ausgangspunktes.

Als nächstes soll die Arbeitsweise des oben aufbau­ mäßig beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert wer­ den. Zunächst wird in einem Zustand, bei dem, wie in Fig. 4 dargestellt, die Durchgangsverbindungen 35 a, 35 b der Montageblockspannvorrichtung 31 über die Dreiwege­ richtungssteuerventile 36 a, 36 b zur Atmosphäre hin offen sind, in Abhängigkeit von den Abmessungen der zu belich­ tenden Scheibe 102 eine Scheibenspannvorrichtung, wie die in Fig. 5 gezeigte Scheibenspannvorrichtung 37, ausge­ wählt und unter Einsetzen des Positionierungsstiftes 33 der Montageblockspannvorrichtung 31 in die Positionie­ rungsöffnung 37 a der Scheibenspannvorrichtung 37 auf die Montageblockspannvorrichtung 31 aufgesetzt, wobei sich die Umfangsoberfläche der Scheibenspannvorrichtung 37 in den Positionierrahmen 34 einsetzt.

In diesem Zusammenbauzustand wird das Dreiwegerich­ tungssteuerventil 36 b von dem in Fig. 4 dargestellten Zustand umgeschaltet, so daß die Durchgangsverbindung 35 b der Montageblockspannvorrichtung 31 mit der Gasabsaug­ vorrichtung 36 c verbunden wird. Dadurch wird in den Ausnehmungen 32 ein Unterdruck ausgebildet, so daß die Scheibenspannvorrichtung 37 angesaugt und fest gehal­ tert wird. Da die Durchgangsverbindung 35 a der Montage­ blockspannvorrichtung 31 mit der Durchgangsverbindung 38 in der Scheibenspannvorrichtung 37 ausgerichtet ist, wird im Anschluß an das Auflegen der Scheibe 102 auf die Befestigungsoberfläche der Spannvorrichtung 37 mittels einer nicht dargestellten Ladevorrichtung das Dreiwegerichtungssteuerventil 36 a gegenüber der Stel­ lung nach Fig. 4 umgeschaltet, so daß die Durchgangs­ verbindung 35 a der Montageblockspannvorrichtung 31 und damit auch die Durchgangsverbindung 38 der Scheiben­ spannvorrichtung 37 mit der Gasabsaugvorrichtung 36 c in Verbindung treten, so daß die Scheibe 102 durch den erzeugten Unterdruck fest angesaugt wird.

Wenn im Anschluß an das obige Aufspannen der Scheibe 102 eine Positionseinstellung der Scheibe 102 erforderlich ist und wenn diese Positionseinstellung eine längere Bewegungsstrecke erforderlich macht, wird der Grobeinstelltisch 3 mit hoher Geschwindigkeit mit Hilfe des X- und Y-Antriebs 2 a, 2 b in eine Position gefahren, die möglichst nahe bei der gewünschten Ziel­ position ist. Da der Feineinstelltisch 17, der über die Blattfedern 20 mit dem Z-Tisch verbunden ist, seinerseits von den Blattfedern 22, 25 gehaltert ist, treten infolge der Trägheit des Feineinstelltisches 17 Vibrationen auf, wenn es zu einem Anhalten des mit hoher Geschwindigkeit bewegten Grobeinstelltisches 3 kommt. Da sich aber das Siliconöl 16 e hoher Viskosität zwischen den Anlageflächen 16 c, 16 d des Grundbetts 1 und der Vibrationsdämpfungsoberfläche 18 des Fein­ einstelltisches 17 befinden, werden die Vibrationen, die durch irgendeine Bewegung in den beiden Bewegungs­ dimensidnen des Feineinstelltisches 17 hervorgerufen werden, mit Hilfe des durch die Viskosität des Silicon­ öls 16 e bereitgestellten Dämpfungswiderstands gleich­ förmig gedämpft. Die Vibrationen des Feineinstelltisches 17 kommen daher schnell zur Ruhe. Da die Vibrations­ dämpfungsabschnitte 19 an beiden Endabschnitten des Feineinstelltisches 17 ausgebildet sind, können die Vibrationen selbst dann wirksam gedämpft werden, wenn die durch die Bewegung des Grobeinstelltisches 3 ver­ ursachten Vibrationen auf ein Drehmoment zurückzuführen sind, dessen Zentrum mit der Mittenachse des Feineinstell­ tisches 17 zusammenfällt.

Unter Berücksichtigung der obigen Bedingungen kann im Falle einer Feineinstellung der Position der Schei­ be 102 auf der Grundlage der Meßwerte von den Lasermeß­ maschinen 42 a, 42 b durch Steuerung des Betrags der Ströme, die den Erregerspulen der Elektromagnete 26 a, 26 b und/oder der Elektromagnete 28 a, 28 b zugeführt werden, der Feineinstelltisch 17 um winzige Strecken in der X- bzw. Y-Richtung bewegt werden, wobei es mög­ lich ist, eine Positionierung in einem Bereich zu er­ zielen, der größenordnungsmäßig unter dem Mikrometer- Bereich (Sub-Micron-Bereich) liegt. Da während der Bewegungszeit des Feineinstelltisches 17 die Seiten­ wände der Vibrationsdämpfungsabschnitte 19 niemals in Berührug mit dem Silikonöl 16 e stehen, wird der Wider­ stand aufgrund der Kompression des Silikonöls 16 e nicht erhöht. Auf diese Weise wird eine glatte und ruckfreie Bewegung des Feineinstelltisches 17 sicher­ gestellt.

Als nächstes wird die Fokussierung der lithogra­ phischen Anordnung 100 vorgenommen. Zur Fokussierung wird über die Drosselstelle 112 den Düsen 110 von der Luftzufuhrquelle 111 Druckluft zugeführt, um das Luft­ mikrometer 115 in seinen Betriebszustand zu bringen. In diesem Zustand wird die Fokussierungssteuervorrich­ tung 116 betätigt.

Befindet sich die Fokussierungssteuervorrichtung 116 im Betriebszustand, gelangt ein Fehlersignal, das einen Differenzwert zwischen einem mittels des Ziel­ werteinstellers 116 a voreingestellten Fokussierungs­ zielwert und einem von dem Differenzendruckwandler 113 gelieferten Differenzendruckdetektionssignal darstellt, zur Ansteuerschaltung 116 b. Der von der Ansteuerschal­ tung 116 b abgegebene Erregerstrom gelangt zum Gleich­ strommotor 9, der den Z-Achsen-Antrieb 2 c bildet. Wenn das Differenzdruckdetektionssignal kleiner als der Zielwert ist, was bedeutet, daß der Abstand zwischen den Düsen 110 und der Scheibe 102 größer als ein Referenzwert ist, führt der Gleichstrommotor 9 bei­ spielsweise eine Drehbewegung in umgekehrter Richtung aus. Wenn sich der Gleichstrommotor 9 in umgekehrter Richtung dreht, wird die dabei erzeugte Drehkraft über die Kugelschraube 11 auf den Schrägflächenschlit­ ten 5 übertragen. Demzufolge wird der Schrägflächen­ schlitten 5 geführt von der Querrollenführung CG zurückgezogen. Aufgrund dieser Zurückziehbewegung wird der Schrägflächenschlitten 5 nach oben angehoben. Da bei der Bewegung des Schrägflächenschlittens 5 seine Oberseite 5 b horizontal ausgerichtet bleibt, kommt es zu keiner Abweichung in der Position der Rollelement­ anordnung 13 mit dem Käfig oder Halter 13 b, der auf der Oberseite 5 b angeordnet ist, und es wird ein glat­ tes und ruckfreies Zurückziehen des Schrägflächen­ schlittens 5 sichergestellt. Angesichts der Linearbewe­ gung des Schrägflächenschlittens 5 mit Hilfe der Querrollenführung CG wird die Parallelität der Ober­ seite des Schrägflächenschlittens 5 nicht beeinträch­ tigt. Da es weiterhin möglich ist, die Stahlkugeln 13 a mit hoher Präzision herzustellen, bleibt die Paralleli­ tät der Ober- und Unterseiten der Spannvorrichtungen 31 und 37 unabhängig von der Bewegung des Schrägflächen­ schlittens 5 vollkommen erhalten. Dadurch ist es auch möglich, eine Abweichung in der Parallelität der die Scheibe 102 tragenden Oberseite der Spannvorrichtung 37 zu vermeiden.

Infolge der Aufwärtsbewegung der Oberseite 5 b des Schrägflächenschlittens 5 wird der auf dem Schräg­ flächenschlitten 5 sitzende Z-Tisch 14 über die Roll­ elementanordnung 13 samt Käfig oder Halter nach oben bewegt. Da die Befestigungsplatte 30, die Montageblock­ spannvorrichtung 31 und die Scheibenspannvorrichtung 37, die alle auf dem Z-Tisch 14 angeordnet sind, ebenfalls angehoben werden, wird der Abstand zwischen der Scheibe 102 und den Düsen 110 kleiner. Sobald dieser Abstand mit dem Referenzwert zusammenfällt, wird die Aufwärts­ bewegung angehalten, und der Fokussierungsvorgang ist beendet. Ist umgekehrt der Wert des Differenzdruck­ detektionssignals größer als der Zielwert, liefert die Fokussiersteuervorrichtung 116 einen derartigen Erregerstrom, daß der Gleichstrommotor 9 in Vorwärts­ richtung angetrieben wird. Bei einer Vorwärtsdrehbewe­ gung des Gleichstrommotors 9 wird der Schrägflächen­ schlitten 5 nach vorne geschoben. Dies bedeutet, daß der Z-Tisch 14, die Befestigungsplatte 30, die Mon­ tageblockspannvorrichtung 31 und die Scheibenspann­ vorrichtung 37 abgesenkt werden. Dadurch wird der Ab­ stand zwischen der Scheibe 102 und den Düsen 110 ver­ größert. Sobald die Referenzposition erreicht wird, kommt es zu einem Anhalten der Abwärtsbewegung, und der Fokussiervorgang ist beendet.

In diesem Zustand mit beendetem Fokussiervorgang wird zur Positionseinstellung der Scheibe 102 im Falle einer erforderlichen großen Bewegungsdistanz der Scheibe 102 der Grobeinstelltisch 3 zu einer Position nahe der gewünschten Zielposition mit hoher Geschwin­ digkeit mittels des X-Achsenantriebs 2 a und/oder des Y-Achsenantriebs 2 b gefahren. Danach wird der Fein­ einstelltisch 17 durch Erregen der Erregerspulen der Elektromagnete 26 a, 26 b und/oder der Elektromagnete 28 a, 28 b in der X- und/oder Y-Richtung um eine winzige Strecke bewegt. Durch Erfassen des Absolutwerts dieser winzigen Bewegung mit Hilfe der Lasermeßmaschinen 42 a und/oder 42 b und durch Steuerung der den Erregerspulen der Elektromagnete 26 a, 26 b und/oder der Elektromagnete 28 a, 28 b zugeführten Ströme auf der Grundlage des ge­ messenen oder erfaßten Werts ist es möglich, die Fein­ positionierung im Bereich einer Größenordnung durchzu­ führen, die unterhalb des Mikrometer-Bereiches (Sub- Mikron-Bereich) liegt. Infolge der Verwendung der Elek­ tromagnete als Antriebsmechanismen zum Ausführen der Feineinstellung in der X- und Y-Richtung werden im Gegensatz zu einer Einstellung, die mit einem Motor vorgenommen wird, keine Vibrationen hervorgerufen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Abweichung von der Position in der Z-Achsenrichtung zu vermeiden, wenn sich der Z-Tisch 14 und der Feineinstelltisch 17 in der X- oder Y-Richtung bewegen.

Soll ein Wafer oder eine Scheibe 102 mit anderen Abmessungen aufgespannt oder montiert werden, werden die Dreiwegerichtungssteuerventile 36 a, 36 b zurück in ihren Schaltzustand nach Fig. 4 gebracht, wodurch die Verbindung zwischen den Durchgangsverbindungen 35 a, 35 b der Montageblockspannvorrichtung 31 und der Gasabsaug­ vorrichtung 36 c unterbrochen wird. Die Durchgangsverbin­ dungen 35 a, 35 b stehen jetzt mit der Atmosphäre in Verbindung. Die bisherige Scheibenspannvorrichtung 37 kann jetzt entfernt und durch eine neu ausgewählte, andere Scheibenspannvorrichtung 37 ersetzt werden, die dann in einer ähnlichen, wie der oben beschriebenen Weise, durch Erzeugen von Unterdruck an der Montageblock­ spannvorrichtung 31 befestigt wird.

Im Falle des Austausches einer Quecksilberlampe oder dergleichen in der Lichtquellenstufe 107 wird zur Einstellung der Befestigungsposition der Quecksilber­ lampe zunächst die Guecksilberlampe in einer vorbe­ stimmten Position angebracht, und in diesem Zustand wird die Quecksilberlampe eingeschaltet, so daß der zur Belichtung dienende Lichtstrahl die Oberseite der X,Y,Z-Etage 103 beleuchtet In diesem Beleuchtungs­ zustand mit dem zur Belichtung dienenden Lichtstrahl wird der Grobeinstelltisch 3 mittels des X-Achsen­ antriebs 2 a und/oder des Y-Achsenantriebs 2 b bewegt, und der Lichtmengendetektor 43 wird zu einer Vielzahl von Positionen im Beleuchtungsbereich des zur Belich­ tung dienenden Lichtstrahls bewegt. Das bei jeder Position erfaßte Lichtmengenausgangssignal des Licht­ mengendetektors 43 gelangt zu einer nicht gezeigten Verarbeitungseinrichtung, deren Ziel es ist, die Ver­ teilung der Lichtmenge des zur Belichtung dienenden Lichtstrahls zu erfassen und festzustellen. Diese Verteilung wird beispielsweise in einer Sichtanzeige­ einheit mit verschiedenen Farben für verschiedene Mengen an Licht dargestellt. Durch Nacheinstellen der Anbringungs- oder Befestigungsposition der Quecksilber­ lampe gemäß der dargestellten Anzeige kann die Anbrin­ gungsgenauigkeit der Quecksilberlampe verbessert werden.

Obgleich bei dem oben beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Schrägflächenschlitten 5 mittels der Quer­ rollenführung CG von der Führungsbank 4 des auf dem Grobeinstelltisch 3 montierten Grundbetts 1 getragen wird, ist die Erfindung auf einen solchen Aufbau nicht beschränkt. Die Oberfläche der geneigten Ausnehmung 4 a der Führugsbank 4 kann auch in direkter Oberflächen­ berührung mit der Unterseite 5 a des Schrägflächenschlit­ tens 5 stehen.

Gleichermaßen ist der Antriebsmechanismus für den Schrägflächenschlitten 5 nicht auf die Ausführungs­ form in dem obigen Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle des Gleichstrommotors kann ein Impuls- oder Schrittmotor benutzt werden, und, falls erforderlich, kann ein Untersetzungsgetriebe verwendet werden. Schließlich sind verschiedenartige Antriebsmechanismen denkbar, einschließlich eines Vorschubspindelantriebs, eines Kurvenantriebs und dergleichen.

Bei dem oben betrachteten Ausführungsbeispiel kann der auf dem Schrägflächenschlitten 5 montierte Z-Tisch 14 in der X- und Y-Richtung bewegt werden. Die Erfindung ist aber auch auf einen Fall anwendbar, bei dem der Z-Tisch 14 lediglich in der X-Richtung oder in der Y-Richtung bewegbar ist. In einem solchen Falle kann die Rollelementanordnung 13 anstelle der Stahl­ kugeln mit Rollen oder Walzen ausgerüstet sein.

Obgleich bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel die vibrationsdämpfenden Bauglieder 19 an zwei Ab­ schnitten des Feineinstelltisches 17 vorgesehen sind, ist die Erfindung auf eine solche Anordnung nicht be­ schränkt. Die Anzahl und der Bereich vibrationsdämpfen­ der Einrichtungen kann in einer beliebigen geeigneten Weise gewählt werden.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird das Silikonöl 16 e zwischen die Auflageflächen 16 c, 16 d und die Vibrationsdämpfungsflächen 18 injiziert, so daß das Siliconöl 16 e bei Stellen vorgesehen ist, welche von den Seitenkanten der Vibrationsdämpfungsfläche 18 entfernt bzw. um ein Stück nach innen versetzt sind, das der Bewegungsstrecke des Feineinstelltisches 17 entspricht. Auf eine solche Anordnung des Silikonöls ist die Erfindung nicht beschränkt. Das Siliconöl 16 e kann auch die gesamte Oberfläche der Vibrationsdämpfungs­ fläche 18 abdecken. Wesentlich ist allerdings, daß das Siliconöl derart eingebracht oder zwischengeschaltet wird, daß durch die Seitenwand und das Siliconöl ein unnötiger Widerstand nicht verursacht wird, wenn die Seitenwand zur Zeit der Bewegung des Feineinstell­ tisches 17 in Berührung mit dem Siliconöl 16 e steht.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als viscoses Fluid das Siliconöl 16 e verwendet. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Irgendein viscoses Fluid mit einer hohen Viskosität kann verwendet werden.

Obgleich bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Führungs- oder Positionierrahmen 34 am Rand der Ober­ seite der Montageblockspannvorrichtung 31 vorgesehen ist, braucht dies nach der Erfindung nicht so zu sein. Der Führungsrahmen 34 kann auch durch mehrere Posi­ tionierstifte 33 und entsprechende Positionierlöcher 37 a ersetzt werden.

Obgleich bei dem oben betrachteten Ausführungs­ beispiel die Montageblockspannvorrichtung 31 und der Z-Tisch 14 den Spannvorrichtungshalterungskörper in Form separater Bauteile bilden, ist die Erfindung auf eine solche Konstruktion nicht beschränkt. Die Montageblock spannvorrichtung 31 kann einstückig mit dem Z-Tisch 14 ausgebildet sein. Ferner ist die Erfindung nicht auf einen Fall beschränkt, bei dem die Ausnehmungen nur in der Oberseite der Montageblockspannvorrichtung 31 aus­ gebildet sind. Die Ausnehmungen 32 der Montageblock­ spannvorrichtung 31 können weggelassen werden, und an ihre Stelle können Ausnehmungen treten, die in der Unterseite der Scheibenspannvorrichtung 37 ausgebildet sind. Die Durchgangsverbindungen 35 b führen dann bis zur Oberseite der Montageblockspannvorrichtung 31. Ab­ weichend davon können aber auch Ausnehmungen sowohl in der Montageblockspannvorrichtung 31 als auch in der Scheibenspannvorrichtung 37 vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß die Ausnehmungen durch die angrenzenden Ober­ flächen der Spannvorrichtungen 31 und 37 dicht abge­ schlossen werden. Ferner ist wesentlich, daß die Aus­ nehmungen mit der Gasabsaugvorrichtung 36 c in Verbindung treten können, damit die Spannvorrichtung 31 in der Lage ist, die Spannvorrichtung 37 durch erzeugten Unterdruck fest aufzuspannen.

Ferner wird das betrachtete Ausführungsbeispiel auf einen Anwendungsfall bezogen, bei dem die Belich­ tungsvorrichtung eine verkleinernde Projektion ausführt. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Die Erfindung kann vielmehr angewendet werden in Verbindung mit einer beliebigen X,Y,Z-Tischetage, beispielsweise in Verbin­ dung mit einem X,Y,Z-Tisch für andere Werkzeugmaschinen und dergleichen.

Claims (8)

1. Bewegliche Verbundtischanordnung für die fotolithographische Herstellung mit Bewegungsmöglichkeit wenigstens in einer Z-Achsenrichtung, enthaltend:
einen Grobeinstelltisch (3), der auf einem Sockel (101) angebracht ist und in einer X-Achsenrichtung sowie in einer Y-Achsenrichtung antreibbar ist,
ein Grundbett (1), das auf dem Grobeinstelltisch (3) befestigt ist,
ein Feineinstelltisch (17), den der Grobeinstelltisch (3) trägt,
einen Z-Tisch (14), der in der X-Achsennrichtung und in der Y-Achsenrichtung als auch in der Z-Achsenrichtung bewegbar ist, und
einen Z-Richtungspositionseinstellmechanismus (12), der am Grundbett (1) angebracht ist und zum Einstellen einer Position des Z-Tisches (14) in der Z-Achsenrichtung gegenüber dem Grundbett (1) dient,
wobei der Z-Richtungspositionseinstellmechanismus (12) einen Antriebsmechanismus (2 c) zum Einstellen der Position des Z-Tisches (14) in der Z-Achsenrichtung enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Feineinstelltisch (17) den Z-Tisch (14) in der Z-Achsenrichtung federnd trägt,
daß zwischen dem Z-Tisch (14) und dem Grundbett (1) Vibrationsdämpfungsmittel (16 e, 18, 19) vorgesehen sind, die zum Dämpfen von Vibrationen dienen, welche im Z-Tisch (14) während seiner Bewegung in der X-Achsenrichtung und/oder Y-Achsenrichtung hervorgerufen werden,
daß der Z-Richtungspositionseinstellmechanismus (12) enthält einen am Grundbett (1) ausgebildeten Schrägführungsabschnitt (4), einen vom Schrägführungsabschnitt (4) beweglich geführten Schrägschlitten (5) mit einer horizontal verlaufenden Oberseitenfläche und einen Antriebsmechanismus (8, 9, 11) zum Antreiben des Schrägschlittens (5) zum Vorschieben und Zurückziehen des Schrägschlittens längs des Schrägführungsabschnitts.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägführungsabschnitt (4) eine Querrollenführung (CG) enthält und der Antriebsmechanismus (8, 9, 11) mit einer schraubenartigen Schubvorrichtung (8, 11) versehen ist, die eine Schraubenspindel (11) aufweist, welche eine zum Schrägführungsabschnitt (4) parallelverlaufende Achse aufweist und von einem Antriebsmotor (9) drehbeweglich antreibbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Z-Tisch (14) mittels einer Rollelementvorrichtung (13) mit einem Halter (13 b) auf dem Z-Richtungspositionseinstellmechanismus (12) derart angebracht ist, daß der Z-Tisch (14) in der Horizontalrichtung bewegbar ist.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feineinstelltisch (17) ein X,Y-Bewegungstisch ist und die Vibrationsdämpfungsmittel enthalten einen Vibrationsdämpfungsabschnitt (19), mit einer Vibrationsdämpfungsoberfläche (18), die parallel zu einer auf dem Feineinstelltisch (17) ausgebildeten Bewegungsoberfläche verläuft, eine auf dem Grundbett (1) ausgebildete Anlageoberfläche (16 c, 16 d), die der Vibrationsdämpfungsoberfläche (18) dicht gegenüberliegt, und ein viskoses Fluid (16 e), das zwischen die Anlageoberfläche (16 c, 16 d) und die Vibrationsdämpfungsoberfläche (18) eingebracht ist, wobei das viskose Fluid (16 e) zwischen der Anlageoberfläche (16 c, 16 d) und der Vibrationsdämpfungsoberfläche (18) einen Raum mit einer Höhe ausfüllt, die gleich oder geringer als der Abstand zwischen der Anlageoberfläche (16 c, 16 d) und der Vibrationsdämpfungsoberfläche (18) ist, wodurch auf den Vibrationsdämpfungsabschnitt (19) ein Dämpfungseffekt ausgeübt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsdämpfungsoberfläche (18) und die Anlageoberfläche (16 c, 16 d) bei jedem der beiden Seitenabschnitte des Feineinstelltisches (17) ausgebildet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Fluid (16 e) ein Siliconöl mit einer hohen Viskosität ist.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feineinstelltisch (17) den Z-Tisch (14) mittels einer zwischen den beiden Tischen vorgesehenen Blattfeder trägt, die den Z-Tisch (14) in der Z-Achsenrichtung gegen den Schrägschlitten (5) drückt.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Z-Tisch (14) ein Spannvorrichtungshalterungsteil (31) vorgesehen ist, eine Spannvorrichtung (37), die zum Ansaugen und Haltern eines von einer Belichtungsvorrichtung zu belichtenden Teils dient, an dem Spannvorrichtungshalterungsteil (31) entfernbar gehaltert ist, eine einen dichten Raum abschließende Ausnehmung (32) zwischen der Spannvorrichtung (37) und dem Spannvorrichtungshalterungsteil (31) bei einem aneinandergrenzenden Abschnitt ausgebildet ist und die Ausnehmung (32) mit einer Gasabsaugvorrichtung (36 e) in Verbindung steht.