NL9100407A

NL9100407A - Optisch lithografische inrichting met een krachtgecompenseerd machinegestel.

Info

Publication number: NL9100407A
Application number: NL9100407A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1992-10-01
Also published as: JPH05121294A; DE69221915T2; JP2002319535A; EP0502578B1; JP3524107B2; US5172160A; KR920018868A; JP3889395B2; JP2004140401A; EP0502578A1; JP3491204B2; KR100249379B1; DE69221915D1

Description

"Optisch lithografische inrichting met een krachtgecompenseerd machinegestel."

De uitvinding heeft betrekking op een optisch lithografische inrichting met een lenssysteem dat een vertikale, evenwijdig aan een z-richting gerichte optische hoofdas bezit en bevestigd is aan een machinegestel van de inrichting, alsmede een onder het lenssysteem opgestelde positioneerinrichting door middel waarvan een objecttafel ten opzichte van het lenssysteem verplaatsbaar is over een zich loodrecht op de z-richting uitstrekkend geleidevlak van een met de positioneerinrichting gekoppeld steunorgaan.

Een optisch lithografische inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4,737,823. Bij deze bekende optisch lithografische inrichting is het steunorgaan een rechthoekige granieten steen die een basis vormt van het machinegestel van de inrichting. Op het geleidevlak, dat gevormd is door een bovenzijde van de granieten steen, zijn vier zich in de z-richting uitstrekkende zuilen van het machinegestel bevestigd. Op enige afstand boven de granieten steen is het lenssysteem door middel van een horizontale montageplaat bevestigd aan de vier zuilen. Aan een onderzijde is de granieten steen voorzien van gestelvoeten die elk zijn voorzien van veerorganen en dempingsorganen. Door middel van de gestelvoeten is het machinegestel van de bekende optisch lithografische inrichting in richtingen evenwijdig aan de z-richting en dwars op de z-richting laagfrequent afgeveerd ten opzichte van een bodemvlak waarop de inrichting is opgesteld, waarbij een door het machinegestel en de gestelvoeten gevormd massa-veersysteem mechanische eigenfrequenties bezit van 2 tot 4 Hz. Door toepassing van de gestelvoeten wordt voorkomen dat ongewenste hoogfrequente trillingen van het bodemvlak via de gestelvoeten worden doorgeleid naar het machinegestel.

Een bezwaar bij de bekende optisch lithografische inrichting is dat de mechanische eigenfrequenties van het door het machinegestel en de gestelvoeten gevormde massa-veersysteem Meiner zijn dan de frequentie van een stapvormige beweging die de objecttafel in bedrijf uitvoert onder invloed van een door de positioneer-inrichting geleverde wisselende aandrijfkracht. Een door de aandrijfkracht bepaalde en door de positioneerinrichting op het machinegestel uitgeoefende wisselende reactiekracht heeft daardoor een deinende beweging van het machinegestel ten opzichte van het bodemvlak tot gevolg die de nauwkeurigheid van de optisch lithografische inrichting nadelig beïnvloedt.

Een doel van de uitvinding is een optisch lithografische inrichting te verschaffen, waarbij het genoemde bezwaar zo veel mogelijk wordt vermeden.

De optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een krachtactuatorstelsel dat bevestigd is aan een referentiegestel van de inrichting en geregeld is door een voorwaartsgekoppeld regelsysteem, waarbij het krachtactuatorstelsel in bedrijf op het machinegestel een compensatiekracht uitoefent met een richting die tegengesteld is aan een richting van een gelijktijdig door de positioneerinrichting op het steunorgaan uitgeoefende reactiekracht, en een grootte die nagenoeg gelijk is aan een grootte van de genoemde reactiekracht. Door toepassing van het genoemde krachtactuatorstelsel, waarbij het referentiegestel in een vaste positie is opgesteld ten opzichte van een bodemvlak waarop de inrichting is geplaatst, worden bewegingen van het machinegestel ten gevolge van de door de positioneerinrichting op het steunorgaan uitgeoefende reactiekracht zo veel mogelijk voorkomen. Opgemerkt wordt, dat de bewoording "nagenoeg" ten aanzien van de grootte van de compensatiekracht wordt gebruikt vanwege verschillen die in de praktijk voorkomen tussen compensatiekracht en reactiekracht, onder andere als gevolg van toleranties zowel in het mechanische als het elektrische deel van de inrichting. In het volgende zal daar waar in dit opzicht sprake is van de term "gelijk" worden verstaan "nagenoeg gelijk" in de zin als hiervoor toegelicht.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, waarbij het steunorgaan een basis van het machinegestel vormt en waarbij de compensatiekracht op een praktische en doelmatige plaats op het machinegestel wordt uitgeoefend, heeft tot kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel de compen- satiekracht uitoefent op het steunorgaan.

Een verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, waarbij het lenssysteem nabij een onderzijde is bevestigd aan een tot het machinegestel behorend montage-orgaan en waarbij de compensatiekracht op een praktische en doelmatige plaats wordt uitgeoefend op het in de z-richting gezien compact opgebouwde machinegestel, heeft tot kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel de compensatiekracht uitoefent op een aan het montage-orgaan opgehangen drager waarop de positioneerinrichting en het steunorgaan als eenheid zijn aangebracht.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, die een compacte opstelling van het referentiegestel ten opzichte van het machinegestel verschaft, heeft tot kenmerk, dat het referentiegestel is gevormd door een basis van de optisch lithografische inrichting waarop het montage-orgaan met behulp van gestelvoeten is bevestigd.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, die een grote bandbreedte en een stabiele en nauwkeurige werking van het regelsysteem verschaft, heeft tot kenmerk, dat het regelsysteem een versnellingstegenkoppeling bevat, waarbij het krachtactuatorstelsel op het machinegestel een regelkracht uitoefent met een grootte en een richting die bepaald zijn door een met behulp van een versnellingsopnemer gemeten versnelling van het machinegestel. Door toepassing van de versnellingstegenkoppeling worden bovendien bewegingen van het machinegestel voorkomen ten gevolge van andere dan de door de positioneerinrichting op de objecttafel uitgeoefende aandrijfkrachten, zoals bijvoorbeeld hanteringskrachten.

Een verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel een eerste en een tweede krachtactuator bevat, die elk evenwijdig aan een eerste verplaatsingsrichting van de positioneerinrichting loodrecht op de optische hoofdas werkzaam zijn, en een derde krachtactuator bevat, die evenwijdig aan een tweede verplaatsingsrichting van de positioneerinrichting loodrecht op de optische hoofdas en loodrecht op de eerste verplaatsingsrichting werkzaam is. Door toepassing van een dergelijk krachtactuatorstelsel met drie krachtactuatoren worden niet alleen ongewenste bewegingen van het machinegestel in de beide verplaatsingsrichtingen van de positioneerinrichting voorkomen maar wordt bovendien een ongewenste rotatie van het machinegestel om een evenwijdig aan de optische hoofdas gerichte rotatie-as voorkomen.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, die een eenvoudige opbouw van het krachtactuatorstelsel verschaft, heeft tot kenmerk, dat elk van de krachtactuatoren is voorzien van een aan het referentiegestel bevestigde elektromotor en een zich evenwijdig aan de betreffende verplaatsingsrichting uitstrekkende drijfstang, waarvan een eerste uiteinde excentrisch en schamierbaar is bevestigd aan een uitgaande as van de elektromotor en waarvan een tweede uiteinde schamierbaar is bevestigd aan het machinegestel.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding, die een robuust en een in mechanisch opzicht slijtagevrij krachtactuatorstelsel verschaft, heeft tot kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel tenminste een elektromagneet met een magnetische fluxdichtheidssensor bevat, waarbij een elektrische uitgang van de magnetische fluxdichtheidssensor is verbonden met een elektrische ingang van een elektronisch regelcircuit waarmee een door de elektromagneet uitgeoefende kracht regelbaar is. Door toepassing van een dergelijk krachtactuatorstelsel wordt bovendien voorkomen dat ongewenste mechanische trillingen via het referentiegestel naar het machinegestel worden doorgeleid.

Een verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het regelcircuit is voorzien van een elektronische worteltrekker met een ingangssignaal, dat gevormd is door een ingangssignaal van het regelcircuit en in grootte bepaald is door een gewenste, door de elektromagneet uit te oefenen elektromagnetische kracht. Door toepassing van de elektronische worteltrekker vormt de elektromagneet een lineaire krachtactuator, waarbij een door de elektromagneet uitgeoefende elektromagnetische kracht in grootte evenredig is met het ingangssignaal van het regelcircuit.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel drie elektromagneten bevat die in een vlak dwars op de optische hoofdas gezien driehoeksgewijs zijn bevestigd aan het referentiegestel van de inrichting, waarbij elk van de elektromagneten in een richting werkzaam is die 120° is gedraaid ten opzichte van de richtingen waarin de beide overige elektromagneten van het krachtactuatorstelsel werkzaam zijn. Door toepassing van de drie genoemde krachtactuatoren wordt een eenvoudige opbouw van het krachtactuatorstelsel verschaft, waarbij ongewenste bewegingen van het machinegestel in twee loodrecht op elkaar staande verplaatsingsrichtingen van de positioneer- inrichting voorkomen worden.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Figuur 1 op schematische wijze een eerste uitvoeringsvorm toont van een optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding,

Figuur 2 een perspectivisch aanzicht toont van een deel van de eerste uitvoeringsvorm volgens figuur 1,

Figuur 3 op schematische wijze een dwarsdoorsnede toont van de eerste uitvoeringsvorm volgens de lijn ΙΠ-ΙΠ in figuur 1,

Figuur 4 een perspectivisch aanzicht toont van een tweede uitvoeringsvorm van een optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding,

Figuur 5 een door een positioneerinrichting en een steunorgaan gevormde eenheid toont van de tweede uitvoeringsvorm volgens figuur 4,

Figuur 6 op schematische wijze een dwarsdoorsnede toont van de tweede uitvoeringsvorm volgens figuur 4,

Figuur 7a een sommeerschakeling toont die een onderdeel vormt van een elektronisch regelsysteem van de optisch lithografische inrichting volgens figuur 4,

Figuur 7b een krachtendiagram toont van een krachtactuatorstelsel van de optisch lithografische inrichting volgens figuur 4, en

Figuur 8 een elektronisch regelcircuit toont dat een onderdeel vormt van een elektronisch regelsysteem van de optisch lithografische inrichting volgens figuur 4.

De met de figuren 1 tot en met 3 geïllustreerde eerste uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting is voorzien van een machinegestel 1 met een steunorgaan 3 dat uitgevoerd is als een rechthoekige granieten steen. Het steunorgaan 3 bevat een bovenvlak 5, dat zich loodrecht op een in de figuren 1 en 2 aangegeven vertikale z-richting uitstrekt. Op het bovenvlak 5 zijn vier zuilen 7 van het machinegestel 1 bevestigd die zich elk evenwijdig aan de z-richting uitstrekken. In figuur 1 zijn slechts twee zuilen 7 zichtbaar, terwijl de vier zuilen 7 in figuur 3 in doorsnede zijn weergegeven. Op enige afstand boven het steunorgaan 3 is aan de zuilen 7 een montage- orgaan 9 bevestigd, dat is uitgevoerd als een zich dwars op de z-richting uitstrekkende rechthoekige plaat. De optisch lithografische inrichting is verder voorzien van een in de figuren 1 en 2 slechts schematisch weergegeven optisch lenssysteem 11 met een met de z-richting samenvallende optische hoofdas 13, dat nabij een onderzijde is bevestigd aan het montage-orgaan 9.

Nabij een bovenzijde van het lenssysteem 11 is de optisch lithografische inrichting voorzien van een maskermanipulator 15 voor het positioneren en ondersteunen van een masker 17 ten opzichte van het lenssyteem 11. In bedrijf wordt een van een lichtbron 19 afkomstige lichtbundel via spiegels 21 en 23 geleid door het masker 17, dat bijvoorbeeld een deelpatroon bevat van een geïntegreerde halfgeleiderschakeling, en door middel van het lenssysteem 11 gefocusseerd op een substraat, zoals bijvoorbeeld een halfgeleidersubstraat 25 dat op een objecttafel 27 van de optisch lithografische inrichting is geplaatst. Op deze wijze wordt het genoemde deelpatroon op een gereduceerde schaal afgebeeld op het halfgeleidersubstraat 25. De objecttafel 27 is verplaatsbaar evenwijdig aan een in de figuren 2 en 3 weergegeven x-richting, die loodrecht op de z-richting staat, en evenwijdig aan een y-richting, die loodrecht op de z-richting en de x-richting staat. Door een stapsgewijze verplaatsing van de objecttafel 27 evenwijdig aan de x-richting en de y-richting naar verschillende belichtingsposities kan het halfgeleidersubstraat 25 worden belicht op een groot aantal met identieke geïntegreerde schakelingen corresponderende plaatsen.

Zoals is weergegeven in figuur 1 is het steunorgaan 3 aan een onderzijde 29 voorzien van vier gestelvoeten 31 met behulp waarvan de optisch lithografische inrichting op een vlakke ondergrond is opgesteld. In figuur 1 zijn slechts twee gestelvoeten 31 zichtbaar. Met behulp van de gestelvoeten 31, die elk voorzien zijn van-in figuur 1 niet nader weergegeven veerorganen en dempingsorganen, is de optisch lithografische inrichting in richtingen evenwijdig aan de z-richting en dwars op de z-richting laagffequent afgeveerd ten opzichte van de ondergrond, waarbij een door het machinegestel 1 en de gestelvoeten 31 gevormd massa-veersysteem een zestal mechanische eigenffequenties bezit tussen 1 en ongeveer 20 Hz. Op deze wijze wordt voorkomen dat ongewenste hoogfrequente trillingen van de ondergrond, die een nauwkeurige werking van de optisch lithografische inrichting nadelig beïnvloeden, via de gestelvoeten 31 worden doorgeleid naar het machinegestel 1 en naar het lenssysteem 11.

Zoals in figuur 2 in detail is weergegeven is de objecttafel 27 met behulp van een zogenaamde luchtvoet 33, die voorzien is van een statisch gaslager, geleid over het bovenvlak 5 van het steunorgaan 3. De objecttafel 27 is over het bovenvlak 5 verplaatsbaar door middel van een positioneerinrichting 35 die drie lineaire elektrische motoren 37, 39 en 41 bevat. Zoals is weergegeven in figuur 2 bevat de lineaire motor 37 een zich evenwijdig aan de x-richting uitstrekkende x-stator 43 en een aan de objecttafel 27 bevestigde x-translator 45 waarmee de objecttafel 27 langs de x-stator 43 evenwijdig aan de x-richting verplaatsbaar is. De lineaire motoren 39 en 41 bevatten respectievelijk een zich evenwijdig aan de y-richting uitstrekkende y-stator 47 met een aan een eerste uiteinde 49 van de x-stator 43 bevestigde y-translator 51 en een zich evenwijdig aan de y-richting uitstrekkende y-stator 53 met een aan een tweede uiteinde 55 van de x-stator 43 bevestigde y-translator 57. De y-statoren 47 en 53 zijn met behulp van respectievelijk montageblokken 59, 61 en montageblokken 63, 65 bevestigd op het bovenvlak 5 van het steunorgaan 3. Met behulp van de lineaire motoren 39 en 41 is de objecttafel 27 verplaatsbaar evenwijdig aan de y-richting en over een zeer beperkte hoek draaibaar om een evenwijdig aan de z-richting gerichte rotatie-as. Opgemerkt wordt, dat de luchtvoet 33 en de positioneerinrichting 35 met de in een H-vorm ten opzichte van elkaar opgestelde lineaire motoren 37, 39 en 41 op zichzelf bekend zijn uit het Amerikaanse octrooischrift 4,737,823.

Zoals in het voorgaande reeds werd opgemerkt, wordt de objecttafel 27 in bedrijf met behulp van de positioneerinrichting 35 stapsgewijs verplaatst in richtingen evenwijdig aan de x-richting en evenwijdig aan de y-richting. De genoemde stapsgewijze verplaatsing vindt plaats met een frequentie van 2 Hz - 4 Hz. Daarbij wordt door de lineaire motoren 37, 39 en 41 van de positioneerinrichting 35 op het steunorgaan 3 van het machinegestel 1 een laagfrequente reactiekracht uitgeoefend die tegengesteld is gericht aan een door de lineaire motoren 37, 39 en 41 op de objecttafel 27 uitgeoefende aandrijfkracht. Doordat de optisch lithografische inrichting, zoals in het voorgaande werd opgemerkt, met behulp van de gestelvoeten 31 laagfrequent is afgeveerd ten opzichte van de ondergrond, wordt door de genoemde reactiekracht een laagfrequente, slecht gedempte slingerende beweging van het machinegestel 1 op de gestelvoeten 31 veroorzaakt indien geen verdere maatregelen worden genomen. De genoemde beweging van het machinegestel 1 heeft een nadelige invloed op de nauwkeurigheid van de positioneerinrichting 35.

Bij de optisch lithografische inrichting volgens de figuren 1 tot en met 3 wordt de in het voorgaande genoemde slingerende beweging van het machinegestel 1 voorkomen door toepassing van een in de figuren 2 en 3 op schematische wijze weergegeven krachtactuatorstelsel 67. Het krachtactuatorstelsel 67 is voorzien van een eerste en een tweede krachtactuator 69 en 71, die elk werkzaam zijn in een richting evenwijdig aan de x-richting, en een derde krachtactuator 73 die werkzaam is in de y-richting. Zoals in figuur 2 is weergegeven is elk van de krachtactuatoren 69, 71 en 73 voorzien van een borstelloze elektrische servomotor 75 met een uitgaande as 77 die zich evenwijdig aan de z-richting uitstrekt en die nabij een uiteinde is voorzien van een knikarm 79. De knikarmen 79 van de eerste en de tweede krachtactuator 69 en 71 zijn evenwijdig aan de y-richting gericht, terwijl de knikarm 79 van de derde krachtactuator 73 evenwijdig aan de x-richting is gericht. De servomotoren 75 zijn elk bevestigd aan een montageblok 81, dat deel uitmaakt van een referentiegestel 83 dat in een vaste positie ten opzichte van de ondergrond is opgesteld. Verder zijn de eerste en de tweede krachtactuator 69 en 71 elk voorzien van een zich evenwijdig aan de x-richting uitstrekkende drijfstang 85, terwijl de derde krachtactuator 73 is voorzien van een zich nagenoeg in de y-richting uitstrekkende drijf-stang 87. Een eerste uiteinde 89 van elk van de drijfstangen 85, 87 is schamierbaar bevestigd aan het steunorgaan 3, terwijl een tweede uiteinde 91 van elk van de drijfstangen 85, 87 schamierbaar is bevestigd aan een schamieipen 93, die excentrisch ten opzichte van de uitgaande as 77 is bevestigd aan de knikarm 79 van de betreffende servomotor 75.

Het krachtactuatorstelsel 67 met de krachtactuatoren 69, 71 en 73 oefent in bedrijf op het steunorgaan 3 een compensatiekracht uit, waarvan de grootte en de richting zijn geregeld met behulp van een in figuur 3 op schematische wijze weergegeven voorwaartsgekoppeld regelsysteem 95. Het regelsysteem 95 is voorzien van een eerste elektronische regelaar 97 met ingangssignalen u^ en UySet (spanningssignalen). De signalen um en u^, waarvan de grootte evenredig is met de grootte van een gewenste verplaatsing van de objecttafel 27 ten opzichte van het lenssyteem 11 in de x-richting en de y-richting en die geleverd worden door een in figuur 3 niet weergegeven computersysteem van de inrichting dat het lithografische proces van de inrichting regelt, vormen elk tevens een ingangssignaal van een elektronische regeleenheid 99 die in bedrijf de lineaire motoren 37, 39 en 41 van de positioneerinrichting 35 aanstuurt via respectievelijk een versterkereenheid 101, een versterkereenheid 103 en een versterker-eenheid 105. Een sensorsysteem, dat de werkelijke verplaatsing van de objecttafel 27 ten opzichte van het lenssysteem 11 in de x-richting en de y-richting meet en terugkoppelt naar de regeleenheid 101, is in figuur 3 omwille van eenvoud niet weergegeven.

De eerste regelaar 97 berekent uitgaande van de ingangssignalen en lij,* achtereenvolgens de grootte van een versnelling van de objecttafel 27 evenwijdig aan respectievelijk de x-richting en de y-richting, de grootte van de door de genoemde versnellingen bepaalde en door de positioneerinrichting 35 op het steunorgaan 3 uitgeoefende reactiekrachten Fra en Fv evenwijdig aan respectievelijk de x-richting en de y-richting en de grootte van een door de reactiekrachten F„ en Fv uitgeoefend mechanisch koppel M«y om de optische hoofdas 13. Een eerste en een tweede uitgangssignaal ucl en uc2 van de eerste regelaar 97 (spanningssignalen) zijn in grootte evenredig met respectievelijk een door de eerste krachtactuator 69 te leveren compensatiekracht Fcl en een door de tweede krachtactuator 71 te leveren compensatiekracht Fc2 evenwijdig aan de x-richting, terwijl een derde uitgangssignaal van de eerste regelaar 97 (spannings-signaal) in grootte evenredig is met een door de derde krachtactuator 73 te leveren compensatiekracht F^ in de y-richting. De grootte van de uitgangssignalen ucl en uc2 is zodanig dat de som van de compensatiekrachten Fcl en Fc2 in grootte gelijk en in richting tegengesteld is aan de reactiekracht F„ en dat een door de compensatiekrachten Fcl en Fc2 uitgeoefend mechanisch koppel Mexy om de optische hoofdas 13 in grootte gelijk en in richting tegengesteld is aan het mechanische koppel M^. De grootte van het uitgangssignaal u^ is zodanig dat de compensatiekracht F^ in grootte gelijk en in richting tegengesteld is aan de reactiekracht Fv. Opgemerkt wordt, dat de compensatiekracht F* werkzaam is in een vlak, dat door de optische hoofdas 13 gaat, en derhalve geen mechanisch koppel om de optische hoofdas 13 uitoefent. Aldus wordt met behulp van het door het voorwaartsgekoppelde regelsysteem 95 geregelde krachtactuatorstelsel 67 voorkomen dat het steunorgaan 3 en het machinegestel 1 ongewenste bewegingen uitvoeren onder invloed van de door de lineaire motoren 37, 39 en 41 van de positioneerinrichting 35 op het steunorgaan 3 uitgeoefende reactiekrachten.

Zoals is weergegeven in figuur 3 bezit het regelsysteem 95 verder een tegenkoppeling 107, die voorzien is van een tweede elektronische regelaar 109 met ingangssignalen ual, u^ en u^ (spanningssignalen). De ingangssignalen u8l en u^ zijn afkomstig van respectievelijk een eerste versnellingsopnemer 111 en een tweede versnellingsopnemer 113 en zijn elk in grootte evenredig met een door de betreffende versnellingsopnemer 111, 113 gemeten absolute versnelling van het steunorgaan 3 in een richting evenwijdig aan de x-richting. Het ingangssignaal u* is afkomstig van een derde versnellingsopnemer 115 en is in grootte evenredig met een door de versnel-lingsopnemer 115 gemeten absolute versnelling van het steunorgaan 3 in de y-richting. Met behulp van de ingangssignalen u4l, u^ en u^ berekent de tweede regelaar 109 een versnelling van het steunorgaan 3 in de x-richting en in de y-richting, alsmede een hoekversnelling van het steunorgaan 3 om de optische hoofdas 13. Een eerste en een tweede uitgangssignaal url en ua van de tweede regelaar 109 (spanningssignalen) zijn in grootte evenredig met respectievelijk een door de eerste krachtactuator 69 te leveren regelkracht Frl en een door de tweede krachtactuator 71 te leveren regelkracht F^ evenwijdig aan de x-richting, terwijl een derde uitgangssignaal ur3 van de tweede regelaar 109 (spanningssignaal) in grootte evenredig is met een door de derde krachtactuator 73 te leveren regelkracht Fö in de y-richting. De grootte van de uitgangssignalen url, ua en ur3 is zodanig dat de met behulp van de versnellingsopnemers 111, 113 en 115 gemeten versnellingen van het steunorgaan 3 in de x-richting en de y-richting en de gemeten hoekversnelling van het steunorgaan 3 om de optische hoofdas 13 onder invloed van de regelkrachten Frl, Ftó en Fr3 worden gedempt. Door toepassing van de tegenkoppeling 107 wordt voorkomen dat het steunorgaan 3 en het machinegestel 1 ongewenste bewegingen of trillingen evenwijdig aan de x-richting en de y-richting uitvoeren, die kunnen ontstaan onder invloed van andere dan de genoemde reactiekrach-ten van de positioneerinrichting 35, zoals bijvoorbeeld hanteringskrachten, of onder invloed van laagfrequente trillingen van de ondergrond. Zoals verder is weergegeven in figuur 3 is het regelsysteem 95 voorzien van een eerste sommeerschakeling 117 met een uitgangssignaal ugl, dat in grootte gelijk is aan de som van de signalen uel en url en dat door middel van een versterkereenheid 119 wordt versterkt tot een stroom ij door de eerste krachtactuator 67. Een tweede en een derde sommeerschakeling 121 en 123 van het regelsysteem 95 bezitten respectievelijk uitgangssignalen us2 en u^, die in grootte gelijk zijn aan respectievelijk de som ue2 + ua en de som u^ + ur3. De signalen us2 en Uj3 worden door middel van versterkereenheden 125 en 127 versterkt tot respectievelijk een stroom i2 door de tweede krachtactuator 71 en een stroom i3 door de derde krachtactuator 73. Door toepassing van de sommeerschakelingen 117, 121 en 123 wordt bereikt, dat elk van de krachtactuatoren 69, 71 en 73 een kracht uitoefent op het steunorgaan 3 die gelijk is aan de som van de door de betreffende krachtactuator 69, 71, 73 uit te oefenen compensatiekracht Fcl> Fc2> Fc3 en de regelkracht Ffi> F^, Fr3.

In de figuren 4 tot en met 8 is de tweede uitvoeringsvorm van de optisch lithografische volgens de uitvinding weergegeven, waarbij de onderdelen die overeenstemmen met de in de figuren 1 tot en met 3 weergegeven optisch lithografische inrichting volgens de eerste uitvoeringsvorm zijn voorzien van overeenkomstige verwijzingscijfers. De optisch lithografische inrichting volgens de tweede uitvoeringsvorm is voorzien van een optisch lenssysteem 11, dat een met een z-richting samenvallende optische hoofdas 13 bezit en nabij een onderzijde is bevestigd aan een montage-orgaan 9. Het montage-orgaan 9, dat een onderdeel vormt van een machinegestel 1 van de inrichting, is uitgevoerd als een zich in een vlak loodrecht op de z-richting uitstrekkende, driehoekige plaat. Nabij een bovenzijde van het lenssysteem 11 is de inrichting voorzien van een maskermanipulator 15 voor een masker 17 met bijvoorbeeld een deelpatroon van een geïntegreerde halfgeleiderschakeling, een lichtbron 19 en twee spiegels 21 en 23. Evenals de inrichting volgens de eerste uitvoeringsvorm is de inrichting volgens de tweede uitvoeringsvorm verder voorzien van een objecttafel 27 waarop een substraat plaatsbaar is, zoals bijvoorbeeld een halfgeleidersubstraat 25. De objecttafel 27 is stapsgewijs verplaatsbaar evenwijdig aan een x-richting, die loodrecht op de z-richting staat, en evenwijdig aan een y-richting, die loodrecht op z-richting en de x-richting staat, zodat het halfgeleidersubstraat 25 in een groot aantal verschillende belichtingsposities kan worden belicht.

Het driehoekige montage-orgaan 9 is voorzien van drie hoekdelen 129 die elk rusten op een gestelvoet 31. In figuur 4 zijn slechts twee hoekdelen 129 en twee gestelvoeten 31 zichtbaar. De gestelvoeten 31 zijn opgesteld op een basis 131 van het machinegestel 1, dat met behulp van stelorganen 133 op een vlakke ondergrond is geplaatst. Met behulp van de gestelvoeten 31, die elk zijn voorzien van in figuur 4 niet nader weergegeven veerorganen en dempingsorganen, is de inrichting in richtingen evenwijdig aan de z-richting en dwars op de z-richting laagfrequent afgeveerd ten opzichte van de ondergrond, zodat een ongewenste doorleiding van hoogfrequente trillingen van de ondergrond via de gestelvoeten 31 naar het montage-orgaan 9 en het lenssysteem 11 voorkomen wordt.

Evenals bij de optisch lithografische inrichting volgens de figuren 1 tot en met 3 is bij de inrichting volgens de figuren 4 tot en met 8 de objecttafel 27 met behulp van een in figuur 5 weergegeven luchtvoet 33, die is voorzien van een statisch gaslager, geleid langs een bovenvlak 5 van een steunorgaan 3 dat uitgevoerd is als een rechthoekige granieten steen. De objecttarel 27 is over het bovenvlak verplaatsbaar met behulp van een positioneerinrichting 35 die voorzien is van de reeds in het voorgaande genoemde, uit het Amerikaanse octrooischrift 4,737,823 bekende in een H-vorm ten opzichte van elkaar opgestelde lineaire motoren 37, 39 en 41. Zoals in figuur 5 is weergegeven zijn de lineaire motoren 39 en 41 bevestigd aan een raamvormig frame 135 van de positioneerinrichting 35, dat nabij zijn hoeken is bevestigd op het bovenvlak 5 van het steunorgaan 3. De objecttafel 27 is met behulp van de lineaire motor 37 evenwijdig aan de x-richting verplaatsbaar en met behulp van de lineaire motoren 39 en 41 evenwijdig aan de y-richting verplaatsbaar en over een zeer beperkte hoek draaibaar om een evenwijdig aan de z-richting gerichte rotatie-as.

Zoals in de figuren 4 en 5 is weergegeven vormen het steunorgaan 3 en de positioneerinrichting 35 bij de optisch lithografische inrichting volgens de tweede uitvoeringsvorm een eenheid 137 die is aangebracht op een drager 139 van het machine-gestel 1. Figuur 6 toont dat de drager 139 gevormd is door een zich loodrecht op de z-richting uitstrekkende, in hoofdzaak driehoekige plaat met hoofdzijden 141 die zich elk tussen twee gestelvoeten 31 uitstrekken. Het steunorgaan 3 is met behulp van drie in figuur 6 slechts schematisch weergegeven bevestigingsorganen 143 bevestigd op een bovenzijde 145 van de drager 139. De drager 139 is door middel van drie plaatvormige, stalen ophangelementen 147, 149 en 151 opgehangen aan een in figuur 4-aangegeven onderzijde 153 van het montage-orgaan 9. In figuur 4 zijn slechts de ophangelementen 149 en 151 gedeeltelijk zichtbaar, terwijl in figuur 6 de ophangelementen 147, 149 en 151 in doorsnede zijn getoond. De ophangelementen 147, 149 en 151 zijn elk gevormd door een zich in een vertikaal vlak evenwijdig aan de z-richting uitstrekkende plaat, waarbij de genoemde vertikale vlakken onderling hoeken van 60° insluiten. Door toepassing van de ophangelementen 147, 149 en 151 wordt een ophangconstructie van de drager 139 aan het montage-orgaan 9 verschaft waarbij de door het steunorgaan 3 en de positioneerinrichting 35 gevormde eenheid 137 tussen de gestelvoeten 31 is opgesteld. Op deze wijze wordt zowel in de z-richting gezien als dwars op de z-richting gezien een compacte en stijve constructie van de optisch lithografische inrichting verkregen.

Een stapsgewijze verplaatsing van de objecttafel 27 in richtingen evenwijdig aan de x-richting en evenwijdig aan de y-richting vindt bij de in de figuur 4 weergegeven inrichting evenals bij de in de figuur 1 weergegeven inrichting plaats met een frequentie van 2 Hz - 4 Hz. Daarbij wordt door de lineaire motoren 37, 39 en 41 van de positioneerinrichting 35 via het steunorgaan 3 een laagffequente reactiekracht uitgeoefend op de drager 139 van het machinegestel 1 die tegengesteld is gericht aan een door de lineaire motoren 37, 39 en 41 op de objecttafel 27 uitgeoefende aandrijf-kracht. Bij de in de figuren 4 tot en met 8 weergegeven optisch lithografische inrichting worden ongewenste bewegingen van het machinegestel 1 als gevolg van de genoemde reactiekracht voorkomen door toepassing van een in figuur 6 op schematische wijze weergegeven krachtactuatorstelsel 155. Het krachtactuatorstelsel 155 is voorzien van drie elektromagneten 157, 159 en 161, die elk onder een van de drie gestelvoeten 31 bevestigd zijn aan de basis 131 van het machinegestel 1. De basis 131, die met behulp van de stelorganen 133 in een vaste positie is opgesteld ten opzichte van de ondergrond, vormt op deze wijze een referentiegestel van de inrichting voor de bevestiging van het krachtactuatorstelsel 155. Zoals is weergegeven in figuur 6 is de elektromagneet 159 werkzaam in de x-richting, terwijl de elektromagneten 157 en 161 elk werkzaam zijn in een richting die gelegen is in een horizontaal vlak dwars op optische hoofdas 13 en die 120° is gedraaid ten opzichte van de x-richting. In bedrijf oefenen de elektromagneten 157, 159 en 161 een aantrekkende, elektromagnetische kracht uit op een van de optische hoofdas 13 afgekeerde zijde van respectievelijk de ophangelementen 147, 149 en 151, waarbij de grootte van een luchtspleet 163 tussen de elektromagneten 157, 159, 161 en de respectievelijke ophangelementen 147, 149, 151 ongeveer 1 mm bedraagt. Zoals uit figuur 6 blijkt, is een resultante van de door de elektromagneten 157, 159 en 161 op de drager 139 uitgeoefende krachten altijd werkzaam in een vlak door de optische hoofdas 13, zodat door het krachtactuatorstelsel 155 een compensatiekracht Fcx in de x-richting en een compensatiekracht Fcy in de y-richting worden uitgeoefend, waarvan het mechanische koppel om de optische hoofdas 13 altijd gelijk is aan nul, en ongewenste rotatiebewegingen van het machinegestel 1 om de optische hoofdas 13 niet voorkomen kunnen worden.

De grootte en de richting van de door het krachtactuatorstelsel 155 op de drager 139 uitgeoefende compensatiekrachten Fcx en Fcy zijn geregeld met behulp van een in figuur 6 op schematische wijze weergegeven voorwaartsgekoppeld regelsysteem 165. Het regelsysteem 165 is voorzien van een elektronische regelaar 167 met ingangssignalen u^ en Uyset (spanningssignalen). De signalen u^ en Uy^, waarvan de grootte evenredig is met de grootte van een gewenste verplaatsing van de objecttafel 27 over het steunorgaan 3 in de x-richting en de y-richting, worden geleverd door een in figuur 6 niet weergegeven computersysteem, dat het lithografische proces van de inrichting regelt, en vormen elk tevens een ingangssignaal van een elektronische regeleenheid 169 die in bedrijf de lineaire motoren 37, 39 en 41 van de positioneerinrichting 35 aanstuurt via respectievelijk versterkereenheden 171, 173 en 175 (zie figuur 6). Omwille van eenvoud is in figuur 6 een sensorsysteem, dat een werkelijke verplaatsing van de objecttafel 27 ten opzichte van het lenssysteem 11 in de x-richting en de y-richting meet, niet weergegeven.

De elektronische regelaar 167 berekent met behulp van de ingangssignalen u^ en Uy^ de grootte van een versnelling van de objecttafel 27 evenwijdig aan respectievelijk de x-richting en de y-richting en de grootte van de door de genoemde versnellingen bepaalde en door de positioneerinrichting 35 via het steunorgaan 3 op de drager 139 uitgeoefende reactiekrachten F^ en Fv evenwijdig aan respectievelijk de x-richting en de y-richting. Een eerste en een tweede uitgangssignaal ufe+ en u^. van de regelaar 167 (spanningssignalen) zijn in grootte evenredig met de door het kracht-actuatorstelsel 155 te leveren compensatiekracht Fcx in respectievelijk de positieve en de negatieve x-richting, waabij de compensatiekracht Fcx in grootte gelijk en in richting tegengesteld is aan de reactiekracht Fre. Een derde en een vierde uitgangssignaal ufy+ en ufy. van de regelaar 167 zijn in grootte evenredig met de door het krachtactuatorstelsel 155 te leveren compensatiekracht Fcy in respectievelijk de positieve en de negatieve y-richting, waarbij de compensatiekracht F^ in grootte gelijk en in richting tegengesteld is aan de reactiekracht Fv. Met behulp van het door het voorwaartsgekoppelde regelsysteem 165 geregelde krachtactuatorstelsel 155 worden aldus uitsluitend ongewenste bewegingen van het machinegestel 1 evenwijdig aan de x-richting en evenwijdig aan de y-richting ten gevolge van de reactiekrachten F^ en F,y voorkomen.

Zoals is weergegeven in figuur 6 vormen de signalen %,+, ufe., ufy+ en ufy. elk een ingangssignaal van een elektronische sommeerschakeling 177 met uitgangssignalen ufl, Uj2 en u0. Uitgaande van de signalen ufe+, ufe_, ufy+ en ufy. berekent de sommeerschakeling 177 de grootte van de respectievelijk door de elektromagneten 157, 159 en 161 uit te oefenen elektromagnetische krachten F^, F^ en F^, waarbij de respectievelijke uitgangssignalen ufl, uc en uB in grootte evenredig zijn met de genoemde elektromagnetische krachten.

In figuur 7a is de sommeerschakeling 177 in detail weergegeven, terwijl in figuur 7b een krachtendiagram is weergegeven voor de elektromagnetische krachten F«n2 en Ρ«η3· Zoals blijkt uit figuur 7b wordt een compensatiekracht Fcx(+) in de positieve x-richting verkregen door een superpositie van de krachten Femi en F^s, waarbij de kracht nul is en de krachten Femi en Fem3 elk in grootte gelijk zijn aan de gewenste kracht Fcx(+). In de in figuur 7a weergegeven sommeerschakeling 177 wordt daarom het ingangssignaal ufe+ via een tak 179 geleid naar een opteller 181, die het signaal ufl als uitgangssignaal heeft, en via een tak 183 geleid naar een opteller 185, die het signaal % als uitgangssignaal heeft. Verder blijkt uit figuur 7b dat een compensatiekracht Fcxw in de negatieve x-richting wordt verkregen met behulp van de kracht F^, waarbij de krachten Femi en F^ nul zijn. In de sommeerschakeling 177 (zie figuur 7a) wordt daarom het ingangssignaal u^. alleen geleid naar een opteller 187,,die het signaal Uf2 als uitgangssignaal heeft. Een compensatiekracht Fcy(+) in de positieve y-richting wordt verkregen door een superpositie van de krachten F^ en F^, waarbij de kracht F,^ nul is en de krachten F^ en F^ respectievelijk een factor 2Λ/3 en een factor 1//3 groter zijn dan de gewenste kracht Fcy(+). In de sommeerschakeling 177 wordt daarom het ingangssignaal ufy+ via een tak 189 geleid naar de opteller 181 en via een tak 191 geleid naar de opteller 187, waarbij de tak 189 een versterker 193 bevat, die het signaal ufy+ vermenigvuldigt met een factor 2Λ/3, en de tak 191 een versterker 195 bevat, die het signaal ufy+ vermenigvuldigt met een factor 1//3. Tenslotte blijkt uit figuur 7b, dat een compensatiekracht F^0 in de negatieve y-richting wordt verkregen door een superpositie van de krachten Feffi2 en Fem3, waarbij de kracht Femi nul is en de krachten F«n2 en Fem3 respectievelijk een factor 1Λ/3 en een factor 2Λ/3 groter zijn dan de gewenste kracht F^0. In overeenstemming hiermee wordt het ingangssignaal ufy. in de sommeerschakeling 177 via een tak 197 geleid naar de opteller 187 en via een tak 199 geleid naar de opteller 185, waarbij de tak 197 een versterker 201 bevat, die het signaal ufy. vermenigvuldigt met een factor 1Λ/3, en de tak 199 een versterker 203 bevat, die het signaal ufy_ vermenigvuldigt met een factor 2//3.

De grootte van de door elk van de elektromagneten 157,159 en 161 uitgeoefende elektromagnetische kracht wordt als evenredig beschouwd met het kwadraat van de grootte van een elektrische stroom door de betreffende elektromagneet 157,159, 161 alsook omgekeerd evenredig met het kwadraat van de grootte van de luchtspleet 163. Indien de grootte van de luchtspleet 163 verandert ten gevolge van een kleine beweging van de drager 139 ten opzichte van de basis 131, zal de grootte van de elektromagnetische kracht veranderen indien geen verdere maatregelen worden genomen. Een toepassing van de elektromagneten 157, 159 en 161 als krachtactuatoren, waarbij elk van de elektromagneten 157, 159 en 161 een door de regelaar 167 van het regelsysteem 165 in grootte bepaalde kracht uitoefent op de basis 131, is daarom alleen ' mogelijk indien de stroom door de elektromagneten 157, 159 en 161 wordt geregeld. Zoals is weergegeven in figuur 6 is het regelsysteem 165 daartoe voorzien van drie gelijke elektronische regeldrcuits 205, 207 en 209 met behulp waarvan respectievelijk een elektrische spanning ux, u2 en u3 over de elektromagneten 157, 159 en 161 is geregeld. De regelcircuits 205, 207 en 209 hebben als ingangssignaal respectievelijk de 1 signalen ufl, uK en u^. Een verder ingangssignaal van de regelcircuits 205, 207 en 209 is gevormd door respectievelijk de signalen u^, u^ en u^ (spanningssignalen) die een uitgangssignaal zijn van respectievelijk een in figuur 8 weergegeven magnetische fluxdichtheidssensor 211 van de elektromagneet 157, een magnetische fluxdichtheids-sensor 213 van de elektromagneet 159 en een magnetische fluxdichtheidssensor 215 van de elektromagneet 161. Een uitgangssignaal uul van het regelcircuit 205 (spannings-signaal) wordt door een versterkereenheid 217 versterkt tot de spanning ux die een stroom ix door de elektromagneet 157 bepaalt. Op gelijke wijze wordt een uitgangssignaal Uu2 van het regelcircuit 207 door een versterkereenheid 219 versterkt tot de spanning u2 die een stroom i2 door de elektromagneet 159 bepaalt, terwijl een uitgangssignaal Uu3 van het regelcircuit 209 door een versterkereenheid 221 wordt versterkt tot de spanning u3 die een stroom i3 door de elektromagneet 161 bepaalt.

In figuur 8 is op schematische wijze het elektronische regelcircuit 205 van de elektromagneet 157 weergegeven. De regelcircuits 207 en 209 zijn op een gelijke wijze uitgevoerd. Zoals is weergegeven in figuur 8 wordt het ingangssignaal 1¾ van het regelcircuit 205, dat in grootte evenredig is met de door de elektromagneet 157 uit te oefenen kracht iw, aangeboden aan een elektronische worteltrekker 223. Een uitgangssignaal van de worteltrekker 223 (spanningssignaal) is in grootte gelijk aan de vierkantswortel van het signaal ufl:

Uwrt =VUfl

Een elektrische uitgang van de worteltrekker 223 is verbonden met een elektrische ingang van een eerste elektronisch hoogdoorlaatfilter 225 met een uitgangssignaal ι^ίΠ. De functie van het eerste hoogdoorlaatfilter 225 in het regelcircuit 205 wordt in het navolgende nader toegelicht.

Zoals is weergegeven in figuur 8 wordt het signaal uhdn aangeboden aan een eerste elektrische ingang van een comparator 227. Een tweede elektrische ingang van de comparator 227 is via een tegenkoppeling 229 verbonden met een elektrische uitgang van de magnetische fluxdichtheidssensor 211, die gevormd is door een secundaire elektrische spoel van de elektromagneet 157. Het uitgangssignaal u^ van de fluxdichtheidssensor 211 (spanningssignaal) is bepaald door een door het elektromagnetische veld van de elektromagneet 157 in de secundaire spoel geïnduceerde spanning en wordt in grootte als evenredig beschouwd met een verandering van de grootte van de magnetische fluxdichtheid Bml in de luchtspleet 163 van de elektromagneet 157:

Umfl = CSensor(^Bmi/3t)

In deze uitdrukking is Csensor een constante factor die bepaald is door een aantal eigenschappen van de fluxdichtheidssensor 211, zoals bijvoorbeeld het aantal windingen van de secundaire elektrische spoel. De magnetische fluxdichtheid Bml in de luchtspleet 163 wordt als evenredig beschouwd met de grootte van de stroom ij door de elektromagneet 157 alsook omgekeerd evenredig met de grootte van de luchtspleet 163, zodat de door de elektromagneet 157 uitgeoefende kracht Feil evenredig is met het kwadraat van de grootte van de magnetische fluxdichtheid Bml:

Fml ^magncetl · (h^l)

Feml ^-'magneet2* (^ml)

Bml ^(Feml/Qnagneeü)

In deze uitdrukkingen zijn 0*^ en constante factoren die bepaald zijn door een aantal eigenschappen van de elektromagneet 157, zoals bijvoorbeeld het aantal windingen van de elektromagneet 157 en de magnetische permeabiliteit van het in de elektromagneet 157 toegepaste magneetijzer. Verder is h1} zoals is aangegeven in figuur 8, de grootte van de luchtspleet 163.

Zoals is weergegeven in figuur 8 bevat de tegenkoppeling 229 een elektronische integrator 231 met behulp waarvan het uitgangssignaal u^ van de fluxdichtheidssensor 211 wordt geïntegreerd tot een signaal ubl dat in grootte evenredig is met de magnetische fluxdichtheid Bml. Het ingangssignaal ubl van de comparator 227 is derhalve een signaal dat in grootte evenredig is met een gemeten grootte van de fluxdichtheid Bml, terwijl het ingangssignaal uhdfl, dat in grootte gelijk is aan de vierkantswortel van de gewenste kracht F^, evenredig is met een gewenste grootte van de fluxdichtheid Bml. Een uitgangssignaal ueom van de comparator 227 is gelijk aan het verschil ubdfl - ubl van de beide ingangssignalen van de comparator 227.

Zoals in het voorgaande is opgemerkt, wordt het signaal u^ met behulp van de elektronische integrator 231 geïntegreerd tot het signaal ubl. De integrerende functie van een dergelijke integrator is niet optimaal en vindt plaats over slechts een eindig tijdsinterval. Daardoor ontstaan met name bij zeer laagfrequente ingangssignalen ιι*π (< 10^ Hz) onnauwkeurigheden in het uitgangssignaal ubl, die een onnauwkeurige werking van het regeldrcuit 205 tot gevolg hebben. Om een dergelijke onnauwkeurige werking van het regeldrcuit 205 te voorkomen is het regeldrcuit 205 voorzien van het in het voorgaande reeds genoemde eerste hoogdoorlaatfilter 225, met behulp waarvan zeer laagfrequente componenten van het ingangssignaal ufl weggefilterd worden, en van een tweede hoogdoorlaatfilter 233 met een uitgangssignaal uhdf2, waarvan een elektrische ingang is verbonden met een elektrische uitgang van de comparator 227 en met behulp waarvan zeer laagfrequente componenten van het uitgangssignaal u^ weggefilterd worden.

Zoals is weergegeven in figuur 8, wordt het uitgangssignaal ubdf2 aangeboden aan een elektronische regelaar 235 met een proportionele regelactie (versterkingsfactor Kp = orde 100). Het uitgangssignaal u0l van de regelaar 235 is in grootte gelijk aan Kp.uhdf2 en is in figuur 6 weergegeven als het uitgangssignaal van het regeldrcuit 205. Indien in bedrijf een verschil ontstaat tussen de gewenste grootte van de fluxdichtheid Bml (signaal ubdfl) en de gemeten grootte van de fluxdichtheid Bml (signaal ubl), zal de spanning Ui over de elektromagneet 157 door de proportionele regelactie van de regelaar 235 zodanig aangepast worden, dat een evenwichtssituatie ontstaat waarbij de gewenste en de gemeten fluxdichtheid in de luchtspleet 163 nagenoeg gelijk zijn. Aangezien de grootte van de door de elektromagneet 157 uitgeoefende kracht Feml evenredig is met het kwadraat van de grootte van de fluxdichtheid Bml, wordt door toepassing van de worteltrekker 223 bereikt dat de kracht Feml in grootte evenredig is met het ingangssignaal un van het regeldrcuit 205. Aldus vormt de met behulp van het regeldrcuit 205 geregelde elektromagneet 157 een lineaire kracht-actuator. De elektromagnetische kracht is daarbij onafhankelijk van de grootte van de luchtspleet 163, zodat mechanische trillingen van de basis 1 niet via de elektromagneten 157, 159 en 161 doorgeleid kunnen worden naar de drager 139. Verder wordt door toepassing van de elektromagneten 157, 159 en 161 een in mechanisch opzicht slijtage-vrij krachtactuatorstelsel 155 verschaft.

Opgemerkt wordt, dat bij de in de figuren 1 tot en met 3 weergegeven eerste uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting met behulp van het krachtactuatorstelsel 67 en de versnellingsopnemers 111, 113 en 115 ongewenste bewegingen van het machinegestel 1 in de x-richting en de y-richting en een ongewenste rotatiebeweging van het machinegestel 1 om de optische hoofdas 13 voorkomen worden. Door toepassing van een groter aantal krachtactuatoren en versnellingsopnemers kunnen ook ongewenste bewegingen in de z-richting en/of rotatiebewegingen om een evenwijdig aan de x-richting of de y-richting gerichte rotatie-as voorkomen worden. Daarbij zal een aangepast regelsysteem van het krachtactuatorstelsel toegepast moeten worden.

Verder wordt opgemerkt, dat bij de in de figuren 4 tot en met 8 weergegeven tweede uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting door het krachtactuatorstelsel 155 uitsluitend een compensatiekracht in de x-richting en in de y-richting wordt uitgeoefend op het machinegestel 1, die in grootte gelijk is aan de in de betreffende richting door de positioneeiinrichting 35 op de drager 139 uitgeoefende reactiekracht. Door het regelsysteem 165 te voorzien van een tegenkoppeling met aan de drager 139 bevestigde versnellingsopnemers kunnen door het krachtactuatorstelsel 155 ook ongewenste bewegingen in de genoemde richtingen worden voorkomen, die veroorzaakt worden door andere dan de genoemde reactiekrachten. Verder kunnen bij de tweede uitvoeringsvorm door toepassing van een groter aantal elektromagneten ook andere ongewenste bewegingen van het machinegestel 1 voorkomen worden, zoals bijvoorbeeld een rotatiebeweging om de optische hoofdas 13. In praktijk is echter gebleken, dat de nauwkeurigheid van de inrichting vooral nadelig wordt beïnvloed door ongewenste bewegingen van de drager 139 ten opzichte van het lenssysteem 11 in de x-richting en in de y-richting. Door toepassing van slechts drie elektromagneten 157, 159 en 161 wordt hierbij een compact en eenvoudig krachtactuatorstelsel verschaft.

Opgemerkt wordt verder, dat bij de in de figuren 1 tot en met 3 weergegeven eerste uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting in plaats van het krachtactuatorstelsel 67 ook een krachtactuatorstelsel met elektromagneten toegepast kan worden, waarbij elk van de krachtactuatoren 69, 71 en 73 is vervangen door een paar in de betreffende richting tegenover elkaar gelegen elektromagneten of door een enkele in de betreffende richting werkzame elektromagneet die samenwerkt met een voorspanorgaan, zoals bijvoorbeeld een permanente magneet of een mechanische veer. Bij de in de figuren 4 tot en met 8 weergegeven tweede uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting kan in plaats van het krachtactuatorstelsel 155 een kracht-actuatorstelsel toegepast worden dat voorzien is van drie krachtactuatoren die overeenkomen met de in de eerste uitvoeringsvorm toegepaste krachtactuatoren 69, 71 en 73. Daarbij zijn de drijfstangen 85 bijvoorbeeld elk evenwijdig gericht aan een van de hoofdzijden 141 van de drager 139.

Opgemerkt wordt verder, dat bij het in figuur 8 weergegeven regelcircuit 205 in plaats van de magnetische fluxdichtheidssensor 211 ook een op zichzelf bekende Hall-sensor kan worden toegepast. Een uitgangssignaal van een dergelijke Hall-sensor is in grootte evenredig met de magnetische fluxdichtheid Bffl, zodat bij toepassing van een Hall-sensor de integrator 231 en de hoogdoorlaatfilters 225 en 233 weggelaten kunnen worden. In vele gevallen is toepassing van een Hall-sensor echter bezwaarlijk in verband met de benodigde inbouwruimte.

Tevens wordt opgemerkt, dat het in het voorgaande beschreven krachtactuatorstelsel 67, 155 ook toepasbaar is bij een optisch lithografische inrichting waarbij elke geïntegreerde schakeling op een substraat deelsgewijs wordt belicht. Bij een dergelijke optisch lithografische inrichting, die een relatief compact lenssysteem bezit, is het lenssysteem bevestigd aan het machinegestel, terwijl het steunorgaan met de positioneerinrichting en de maskermanipulator zijn aangébracht op een drager die verplaatsbaar is ten opzichte van het lenssysteem en het machinegestel. De door de positioneerinrichting op het steunorgaan uitgeoefende reactiekrachten worden bij een dergelijke inrichting via de drager doorgeleid naar het machinegestel en veroorzaken ongewenste bewegingen van het lenssysteem ten opzichte van de objecttafel.

Ongewenste bewegingen van het lenssysteem ten opzichte van de objecttafel ontstaan bij een dergelijke inrichting bovendien bij een verplaatsing van de drager ten opzichte van het machinegestel. Door toepassing van een krachtactuatorstelsel, dat bevestigd is aan een referentiegestel en een compensatiekracht of een regelkracht uitoefent op het machinegestel, kunnen dergelijke ongewenste bewegingen verkleind worden.

Tenslotte wordt opgemerkt, dat de beide in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen van de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding bij uitstek geschikt zijn voor het belichten van halfgeleidersubstraten bij de productie van geïntegreerde elektronische schakelingen. Een dergelijke inrichting is echter ook toepasbaar bij de fabrikage van andere produkten die voorzien zijn van strukturen met detailafmetingen in de orde van mikrometers, waarbij met behulp van de inrichting maskerpatronen moeten worden afgebeeld op een substraat. Te denken valt daarbij aan strukturen van geïntegreerde optische systemen of aan geleidings- en detektiepatronen van magnetische-domeinen geheugens en aan strukturen van vloeibaar kristal beeldweer-geefpatronen.

Claims

1. Optisch lithografische inrichting met een lenssysteem dat een vertikale, evenwijdig aan een z-richting gerichte optische hoofdas bezit en bevestigd is aan een machinegestel van de inrichting, alsmede een onder het lenssysteem opgestelde positio-neerinrichting door middel waarvan een objecttafel ten opzichte van het lenssysteem verplaatsbaar is over een zich loodrecht op de z-richting uitstrekkend geleidevlak van een met de positioneerinrichting gekoppeld steunorgaan, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een krachtactuatorstelsel dat bevestigd is aan een referentie-gestel van de inrichting en geregeld is door een voorwaartsgekoppeld regelsysteem, waarbij het krachtactuatorstelsel in bedrijf op het machinegestel een compensatiekracht uitoefent met een richting die tegengesteld is aan een richting van een gelijktijdig door de positioneerinrichting op het steunorgaan uitgeoefende reactiekracht, en een grootte die nagenoeg gelijk is aan een grootte van de genoemde reactiekracht.

2. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, waarbij het steunorgaan een basis van het machinegestel vormt, met het kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel de compensatiekracht uitoefent op het steunorgaan.

3. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, waarbij het lenssysteem nabij een onderzijde is bevestigd aan een tot het machinegestel behorend montage-orgaan, met het kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel de compensatiekracht uitoefent op een aan het montage-orgaan opgehangen drager waarop-de positioneer- -inrichting en het steunorgaan als eenheid zijn aangebracht.

4. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het referentiegestel is gevormd door een basis van de optisch lithografische inrichting waarop het montage-orgaan met behulp van gestelvoeten is bevestigd.

5. Optisch lithografische inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het regelsysteem een versnellingstegenkoppeling bevat, waarbij het krachtactuatorstelsel op het machinegestel een regelkracht uitoefent met een grootte en een richting die bepaald zijn door een met behulp van een versnellingsopnemer gemeten versnelling van het machinegestel.

6. Optisch lithografische inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel een eerste en een tweede krachtactuator bevat, die elk evenwijdig aan een eerste verplaatsingsrichting van de positioneerinrichting loodrecht op de optische hoofdas werkzaam zijn, en een derde krachtactuator bevat, die evenwijdig aan een tweede verplaatsingsrichting van de positioneerinrichting loodrecht op de optische hoofdas en loodrecht op de eerste verplaatsingsrichting werkzaam is.

7. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat elk van de krachtactuatoren is voorzien van een aan het referentiegestel bevestigde elektromotor en een zich evenwijdig aan de betreffende verplaatsingsrichting uitstrekkende drijfstang, waarvan een eerste uiteinde excentrisch en schamierbaar is bevestigd aan een uitgaande as van de elektromotor en waarvan een tweede uiteinde schamierbaar is bevestigd aan het machinegestel.

8. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel tenminste een elektromagneet met een magnetische fluxdichtheidssensor bevat, waarbij een elektrische uitgang van de magnetische fluxdichtheidssensor is verbonden met een elektrische ingang van een elektronisch regelcircuit waarmee een door de elektromagneet uitgeoefende kracht regelbaar is.

9. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het regelcircuit is voorzien van een elektronische worteltrekker met een ingangssignaal, dat gevormd is door een ingangssignaal van het regelcircuit en in grootte bepaald is door een gewenste, door de elektromagneet uit te oefenen elektromagnetische kracht.

10. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat het krachtactuatorstelsel drie elektromagneten bevat die in een vlak dwars op de optische hoofdas gezien driehoeksgewijs zijn bevestigd aan het referentiegestel van de inrichting, waarbij elk van de elektromagneten in een richting werkzaam is die 120° is gedraaid ten opzichte van de richtingen waarin de beide overige elektromagneten van het krachtactuatorstelsel werkzaam zijn.