DD207282A1 - Precision XY stage - Google Patents

Abstract

erer Rahmen federnd aufgehaengt ist, wobei eine Hebelanordnung vorgesehen ist, die mit dem mittleren und inneren Rahmen sowie einer Getriebeanordnung verbunden ist.Heer frame is suspended resiliently, wherein a lever assembly is provided, which is connected to the middle and inner frame and a gear assembly.

Description

23 80 9223 80 92

Titel; Präzis ions-Kreuztiscti Anwendungsgebiet der Erfindung: Title ; Precision cross-talk Field of the invention :

Die Erfindung betrifft einen Präzis ions kreuztisch zur hochgenauen Positionierung ebener Objekte in vier Freiheitsgraden x, y, z, f, vorzugsweise einsetzbar in der Fotolithografie beim Vergleich zweier Fotoschablonen (Defektkontrolle) .The invention relates to a precision cross table for highly accurate positioning of planar objects in four degrees of freedom x, y, z, f, preferably used in photolithography when comparing two photo templates (defect control).

Charakteristik der'bekannten technischen Lösungen: Bekannt sind Tische zum Prüfteil auflegen, die aus drei aufeinandergelegten Platten bestehen, von denen die untere die Grundplatte ist, während die beiden anderen auf Kugellagerungen liegen und mit Präzisionswerken zur Verschiebung dieser Platten längs zweier zueinander senkrechter Achsen und zum Schrägstellen in zwei zueinander senkrechten Vertikalebenen versehen sind (DE-AS 22 48 535). Weiterhin sind Tischvorrichtungen mit Feineinstellung bekannt, bei denen mittels gebogener Blattfedern, die in ihrer Breitenrichtung senkrecht zu einem bewegbaren Tisch angeordnet sind, der bewegbare Tisch über einer Grundplatte gehalten wird und in horizontaler Richtung geringfügig verschiebbar ist (DE-OS 244 008 8). Ein Kreuztisch zur Verschiebung eines Objekts in horizontaler Richtung wird in DD-WP 14 0304 beschrieben. Der im DD-WP 131 311 beschriebene Tisch besteht aus einer Kombination einer in z-Richtung verschiebbaren und fixierbaren Substratauflage mit einer auf einer Trägerplatte in den Richtungen x, y und ψ verschiebbaren Halterung« Characteristic of the known technical solutions : Tables are known to hang up the test part, consisting of three superimposed plates, the lower of which is the base plate, while the other two lie on ball bearings and with Präzisionswerken for moving these plates along two mutually perpendicular axes and Sloping in two mutually perpendicular vertical planes are provided (DE-AS 22 48 535). Furthermore, table devices with fine adjustment are known in which by means of curved leaf springs, which are arranged in their width direction perpendicular to a movable table, the movable table is held above a base plate and slightly displaceable in the horizontal direction (DE-OS 244 008 8). A cross table for shifting an object in the horizontal direction is described in DD-WP 14 0304. The table described in DD-WP 131 311 consists of a combination of a displaceable in the z-direction and fixable substrate support with a displaceable on a support plate in the directions x, y and Halterung bracket «

39593959

3 80 Q-23 80 Q-2

W W w w «4»W W w w «4»

Die bekannten technischen Lösungen erweisen sich für eine hochgenaue Positionierung eines ebenen Objekts wie z„ B₃ einer Fotoschablone relativ au einem betrachtenden optischen System, als zu ungenau und für Durchlichtmessungen ungeeignet, Sie gewährleisten keine voneinander unabhängige Verstellung in vier Freiheitsgraden (x, y, z,f) und vor allem, keine verkippungsfreie Tersehie bung in vertikaler Richtung, was zu Pseudofehlem beim Schablonenvergleich führt, Ziel der Erfindung:The known technical solutions turn out for a highly accurate positioning of a planar object such as, "B ₃ of a photo mask relative au to a viewing optical system to be too inaccurate and transmitted light measurements unsuitable, do not provide independent adjustment in four degrees of freedom (x, y, z , f) and above all, no tilt-free tersehie advertising in the vertical direction, which leads to pseudo errors in stencil comparison, the aim of the invention :

Ziel der Erfindung ist es, einen Kreuztisch zu schaffen, der durch Beseitigung der Mängel der bekannten technischen Lösungen einen von Positionierungsfehlern befreiten Vergleich von Fotoschablonen zuläßtThe aim of the invention is to provide a cross table, which allows by eliminating the shortcomings of the known technical solutions a freed from positioning errors Comparison of photo templates

Wesen der Erfindung; Essence of the invention ;

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kreuztisch zu schaffen, der eine voneinander unabhängige, hochgenaue Positionierung von Fotoschablonen ..in vier Freiheitsgraden zuläßt sowie die Bewegung in z-Richtung verkippungsfrei realisiert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Präzis ions-Kreuztisch, bestehend aus einem Haupttisch zur Grobpositionierung, einem äußeren, einem mittleren und einem inneren Rahmen, die jeweils DurchlichtÖffnungen aufweisen, und einer Hebelanordnung, wobei der mittlere Rahmen auf dem äußeren Rahmen gelagert und in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar ist und auf dem mittleren Rahmen eine mit einem Schrittmotor verbundene Getriebeanordnung vorgesehen ist dadurch gelöst, daß der äußere Rahmen im Haupttisch in an sich bekannter Weise drehbar gelagert ist, der innere Rahmen im mittleren Rahmen federnd aufgehängt ist und eine erste Verbindung der Hebelanordnung mit dem mittleren Rahmen eine zweite Verbindung der Hebelanordnung mit dem inneren Rahmen sowie eine dritte Verbindung der Hebelanordnung mit der Getriebeanordnung vorgesehen ist.The object of the invention is to provide a cross table, which allows an independent, highly accurate positioning of photo templates ..in four degrees of freedom and realized the movement in the z-direction without tilting. According to the invention, the object in a precision cross table, consisting of a main table for coarse positioning, an outer, a middle and an inner frame, each having DurchlichtOffnungen, and a lever assembly, wherein the middle frame mounted on the outer frame and in two to each other vertical directions is slidable and provided on the middle frame connected to a stepper motor gear assembly is achieved in that the outer frame is rotatably mounted in the main table in a conventional manner, the inner frame is suspended resiliently in the middle frame and a first connection of the lever assembly a second connection of the lever arrangement with the inner frame and a third connection of the lever arrangement with the gear arrangement is provided with the middle frame.

39593959

0909

Dabei ist es vorteilhaft, daß die Aufhängung des inneren Rahmens aus vorzugsweise zweimal zwei horizontalen, jeweils parallel übereinander liegenden Blattfedern besteht, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des inneren Rahmens angeordnet sind, daß die erste, zweite und dritte Verbindung Federgelenke sind, daß die zweite Verbindung auf der Hebelanordnung zwischen der ersten und dritten Verbindung, vorzugsweise in der Uähe der ersten Verbindung angeordnet ist, daß die Hebelanordnung aus einem Hebel besteht, der als Gabel mit zwei Zinken ausgebildet ist, wobei die Enden der Zinken jeweils über die erste Verbindung mit dem mittleren Rahmen und der Gabelschaft über die dritte Verbindung mit der Getriebeanordnung verbunden sind, sowie daß zum Vergleich von Fotoschablonen beide Kreuztische auf einem gemeinsamen Haupttisch zur Grobpositionierung angeordnet sind· Dabei können die mittleren Rahmen der beiden Kreuztische jeweils in einer Richtung verschiebbar ausgebildet sein, wobei die beiden Richtungen im wesentlichen senkrecht zueinander stehen* Ausführungsbeispiel:It is advantageous that the suspension of the inner frame consists of preferably two times two horizontal, in each case parallel superimposed leaf springs, which are arranged on two opposite sides of the inner frame, that the first, second and third connections are spring joints that the second connection is arranged on the lever arrangement between the first and third connection, preferably in the vicinity of the first connection, that the lever arrangement consists of a lever which is designed as a fork with two prongs, wherein the ends of the prongs respectively via the first connection with the middle Frame and the steerer are connected via the third connection with the gear assembly, as well as that for comparison of photo stencils both cross tables are arranged on a common main table for coarse positioning · The middle frame of the two tables can be designed to be displaceable in each case, wherein the two directions are substantially perpendicular to each other * embodiment :

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig.» 1: Eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßenThe invention is explained below with reference to the drawings. FIG. 1: A plan view of the invention. FIG

Präz is ions-Kre uzt is c h Fig. 2; Einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1Precision circle is shown in Fig. 2; A cross section along the line A-A of FIG. 1

Fig. 3: Einen Querschnitt entlang der Linie B-B Fig. 4: Einen Querschnitt entlang der Linie C-C In der Draufsicht nach Fig. 1 ist auf einem Haupttisch (l) zur Grobpositionierung ein äußerer Rahmen (2) in einer Kugelführung (3) mit Kugeln (4) drehbar gelagert.Fig. 3: A cross section along the line BB Fig. 4: A cross section along the line CC In the plan view of Fig. 1 is on a main table (l) for coarse positioning an outer frame (2) in a ball guide (3) with balls (4) rotatably mounted.

39593959

Er ist mit einem Bedienelement (5) über Schneckenwelle (6) und ein Schneckenradsegment (7) verbunden, das am Haupttisch (l) befestigt ist» Im äußeren Rahmen ist, durch Kugelführungen (8) mit diesem verbunden, ein mittlerer Rahmen angeordnet, der aus einem Teil für die y-Richtung (9) und einem Teil für die x-Richtung (10) besteht. Der Teil für die y-Richtung ist mittels Feder (11) spielfrei anrückbar. Br ist mit einem Bedienelement (12) über eine Feinspindel (13), deren Lagerung sich auf dem äußeren Rahmen (2) befindet, verbunden· Über Kugelführungen (14) ist im Teil (9) der Teil des mittleren Rahmens für die x-Richtung (10) verschiebbar angeordnet» Er ist ebenfalls über eine hier nicht sichtbare Feder (24) spielfrei anrückbar und mit einem Bedienelement (15) über eine Feinspindel (16), deren Lagerung sich auf Teil (9) für die y-Richtung befindet, verbunden· Durch Blattfedergelenke (17), die an. ihren Kanten verschiebungsfrei eingespannt sind, ist ein innerer Rahmen (18) mit dem mittleren Rahmen verbunden· Durch Justierung der Einspannsteilen der Blattfedergelenke (17) ist eine hochgenaue Justierung der Auflagefläche (19) parallel zur Ablaufebene des Haupttisches (1) gewährleistet. Der χ-Teil des mittleren Rahmens (10) und der innere Rahmen (18) sind mit einem als Gabel mit zwei Zinken ausgebildeten Hebel (20) verbunden· Diese Verbindung wird anhand Fig· 4 näher erläutert· Der Hebel (20) ist mit einem Bedienelement (21) verbunden, das in Fig· 2 näher erläutert wird. Fig· 2 zeigt einen Querschnitt durch den' erfindungsgemäßen Kreuztisch"entlang der Linie A-A· Außer den bereits beschriebenen Bestandteilen zeigt Fig, 2 eine gemeinsame Führungsbahn (22) des Haupttisches (1), auf der der äußere Rahmen (2) und beide Teile (9), (10) des mittleren Rahmens über Kugelführungen (23) abrollen»It is connected to a control element (5) via worm shaft (6) and a worm wheel segment (7) which is fastened to the main table (1). In the outer frame, by means of ball guides (8) connected thereto, a middle frame is arranged consists of a part for the y-direction (9) and a part for the x-direction (10). The part for the y-direction can be moved without play by means of spring (11). Br is connected to a control element (12) via a fine spindle (13) whose bearing is located on the outer frame (2). Via partitions (14), part (9) is the part of the middle frame for the x-direction (10) arranged displaceably »He is also on a not visible here spring (24) playfully engageable and with a control element (15) via a fine spindle (16) whose bearing is located on part (9) for the y-direction connected · By leaf spring joints (17), which on. By adjusting the clamping parts of the leaf spring joints (17) a highly accurate adjustment of the support surface (19) is ensured parallel to the running plane of the main table (1). The χ-part of the middle frame (10) and the inner frame (18) are connected to a lever (20) designed as a fork with two prongs · This connection is explained in more detail with reference to Fig. 4. · The lever (20) is with a Operating element (21), which is explained in more detail in Fig. 2. 2 shows a cross-section through the "cross table according to the invention" along the line AA. In addition to the components already described, FIG. 2 shows a common guide track (22) of the main table (1) on which the outer frame (2) and both parts (FIG. 9), (10) of the middle frame roll over ball guides (23) »

39593959

238 0 92 8 ₅ 238 0 92 8 ₅

Der innere Rahmen (18) mit der Auflagefläche (19) ist durch vier Blattfedergelenke (17), die in Parallelogrammform angeordnet und versehiebungsfrei befestigt sind, mit dem . x-Teil (10) des mittleren Rahmens verbunden» Feder (24) dient zur spielfreien Ansteuerung des y-Te ils (9) an den x-Teil (10) des.mittleren Rahmens. Bedienelement (21) ist über Spindel (25), Mutter (26) und spielfreies Blattfedergelenk (27) mit Hebel (20) verbunden und fest am x-Teil (10) des mittleren Rahmens befestigt·The inner frame (18) with the support surface (19) is arranged by four leaf spring joints (17) which are arranged in a parallelogram and free of deformation, with the. x-part (10) of the middle frame connected »spring (24) serves to play-free control of the y-Te ils (9) to the x-part (10) des.mittleren frame. Control element (21) is connected via spindle (25), nut (26) and play-free leaf spring joint (27) with lever (20) and fixedly attached to the x-part (10) of the middle frame.

Pig» 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B mit den bereits geschilderten Bestandteilen·Pig »3 shows a cross section along the line B-B with the components already described ·

In Pig· 4, einem Schnitt entlang der linie C-C, ist der als Gabel ausgebildete Hebel (20) im Schnitt dargestellt, der über Blattfedergelenk (27) mit Mutter (26) verbunden ist· Sein Drehpunkt (28) ist spielfrei über ein Blattfedergelenk (29) am. mittleren Rahmen (10) angebracht. Die Verbindung des Hebels (20) zum inneren Rahmen (18) erfolgt gleichfalls über ein spielfreies Blattfedergelenk (30).In Pig · 4, a section along the line CC, the lever formed as a fork (20) is shown in section, which is connected via leaf spring joint (27) with nut (26) · Its pivot point (28) is free of play via a leaf spring joint ( 29) attached to the. central frame (10). The connection of the lever (20) to the inner frame (18) also takes place via a play-free leaf spring joint (30).

Ss werden also folgende Bewegungen mit folgenden Bestandteilen des Kreuztisches realisiert:Thus, the following movements are realized with the following components of the cross table:

- über Bedienelement (5) eine Drehung des äußeren Rahmens (2) im Haupttisch (1) in ^-Richtung- About control (5) rotation of the outer frame (2) in the main table (1) in the ^ direction

- über Bedienelement (12) eine Bewegung des y-Teils (9) des mittleren Rahmens in y-Richtung- Via control (12) a movement of the y-part (9) of the middle frame in the y-direction

- über Bedienelement (15) eine Bewegung des x-Teils (10) des mittleren Rahmens in x-Richtung- Via control element (15) a movement of the x-part (10) of the middle frame in the x direction

Der innere Rahmen (18) hat gegenüber dem mittleren Rahmen nur einen Preiheitsgrad in z-Richtung.The inner frame (18) has only a degree of precession in the z direction relative to the middle frame.

Die Bewegung in z-Richtung, ausgehend von der Hullage, liegt innerhalb der Elektrizitätsgrenze der Blattfedergelenke (17) und wird über Bedienelement (21) und Hebel (20) auf den inneren Rahmen (18) übertragen.The movement in the z-direction, starting from the hull, lies within the electricity limit of the leaf-spring joints (17) and is transmitted to the inner frame (18) via control element (21) and lever (20).

39593959

W 6W 6

Damit ist "für den inneren Rahmen (18) aiit der Auflagefläche (19) für die Schablone die Bewegung in ¹P, z, y und ζ realisierte Da.bei besteht die Möglichkeit, die Bedienelemente, vor allem Bedienelement (21), mit einem Schrittmotor zu koppeln, der die erforderliche Bewegungsgenauigkeit aufweist» Zum Vergleich zweier .Fotoschablonen werden zwei getrennt voneinander einstellbare Kreuztische der erfindungsgemäßen Art auf einem gemeinsamen Haupttisch zur Grobpositionierung angeordnet· Dabei ist es vorteilhaft, daß der mittlere Rahmen jeder der beiden Kreuztische jeweils nur in χ- bzw· y-Richtung verschiebbar ausgebildet ist* Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus sind die beschriebenen Kreuztische besonders für Durchlichtmessungen geeignet, da sich keinerlei Bauteile unterhalb der Auflagefläche, die lichtdurchlässig sein kann, befinden.This is "for the inner frame (18) aiit the support surface (19) for the template movement in ¹ P, z, y and ζ realized Da.bei it is possible, the controls, especially control (21), with a To couple two stepping motors, two separately adjustable cross tables of the type according to the invention are arranged on a common main table for coarse positioning. It is advantageous for the middle frame of each of the two cross tables to be in each case only in Due to the construction according to the invention, the described cross tables are particularly suitable for transmitted light measurements, since there are no components below the support surface, which may be translucent.

39593959

Claims (7)

238092 δ 7 L· Q U W *J ·- w Srfindungsanspruch238092 δ 7 L · Q U W * J · - w The right to claim 1· Präzisions-Kreuztisch, bestehend aus einem Haupttisch zur Grobpositionierung, einem äußeren, einem mittleren und einem inneren Rahmen, die jeweils Durchlichtöffnungen aufweisen, und einer Hebelanordnung, wobei der mittlere Rahmen auf dem äußeren Rahmen gelagert und in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar ist und auf dem mittleren Rahmen eine mit einem Schrittmotor verbundene Getriebeanordnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rahmen im Haupttisch in an sich bekannter Weise drehbar gelagert ist, der innere Rahmen im mittleren Rahmen federnd aufgehängt ist und eine erste Verbindung der Hebelanordnung mit dem mittleren Rahmen, eine zweite Verbindung der Hebelanordnung mit dem inneren Rahmen sowie eine dritte Verbindung der Hebelanordnung mit der Getriebeanordnung vorgesehen ist.1 · Precision cross table, consisting of a main table for coarse positioning, an outer, a middle and an inner frame, each having transmitted light openings, and a lever assembly, wherein the central frame is mounted on the outer frame and displaceable in two mutually perpendicular directions, and on the central frame provided with a stepper motor gear assembly is provided, characterized in that the outer frame in the main table is rotatably mounted in a conventional manner, the inner frame is suspended resiliently in the middle frame and a first connection of the lever assembly with the middle frame , a second connection of the lever arrangement with the inner frame and a third connection of the lever arrangement with the gear arrangement is provided. 2. Präzis ions-Kreuztisch nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufhängung des inneren Rahmens aus vorzugsweise zweimal zwei horizontalen, jeweils parallel übereinander liegenden Blattfedern besteht, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des inneren Rahmens angeordnet sind,2. Precision cross table according to item 1, characterized in that the suspension of the inner frame consists of preferably two times two horizontal, in each case parallel, superimposed leaf springs, which are arranged on two opposite sides of the inner frame, 3. Präzis ions-Kreuztisch nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Verbindung Pedergelenke s ind..3. Precision cross table according to item 1, characterized in that the first, second and third connection Pedergelenke s ind .. 4··Präzisions-Kreuztisch nach Punkt 1 und 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindung auf der Hebelanordnung zwischen der ersten und dritten Verbindung, vorzugsweise in der Nähe der ersten Verbindung angeordnet ist·4 ·· Precision cross table according to item 1 and 3 _5, characterized in that the second connection is arranged on the lever arrangement between the first and third connection, preferably in the vicinity of the first connection · 5« Präzisions-Kreuztisch nach Punkt 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebe!anordnung aus einem Hebel besteht, der als Gabel mit zwei Zinken ausgebildet ist, wobei die Enden der Zinken jeweils über die erste Verbindung mit dem mittleren Rahmen und der Gabelschaft über die dritte Verbindung mit der Getriebeanordnung verbunden sind·5 «Precision cross table according to items 1, 3 and 4, characterized in that the lifting arrangement consists of a lever which is designed as a fork with two prongs, wherein the ends of the prongs respectively over the first connection to the middle frame and the steerer is connected to the transmission assembly via the third connection 39593959 38092 838092 8 6. Anordnung unter Verwendung von zwei Kreuztischen nach Punkt 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich von Potoschablonen beide Kreuztische auf einem gemeinsamen Haupttisch zur Grobpositionierung angeordnet sind.6. Arrangement using two XY tables according to items 1-5 », characterized in that for the comparison of Potoschablonen both tables are arranged on a common main table for coarse positioning. 7» Anordnung nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Rahmen der beiden Kreuztische jeweils in einer Richtung verschiebbar ausgebildet sind, wobei die beiden Richtungen im wesentlichen senkrecht zueinander stehen«7 »arrangement according to item 6, characterized in that the middle frames of the two cross tables are each designed to be displaceable in one direction, the two directions being substantially perpendicular to one another« Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 22· 06, 1982/Hp-Mü4 sheets of drawings 22 · 06, 1982 / Hp-Mü 39593959