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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten von zwei an den zueinander gerichteten Seiten ebene Flächen aufweisenden Gegenständen auf Parallellage dieser ebenen Flächen, insbesondere zum Ausrichten der Oberfläche eines Halbleitersubstrates gegenüber einer Projektionsmaske oder-einrichtung, bei der wenigstens für den einen Gegenstand ein über einen oder mehrere Präzisionsstelltnebe In einer normal zur ebenen Oberfläche des anderen Gegenstandes verlaufenden Verstellnchtung verstellbarer Träger in seiner Neigung auf Parallellage der auszurichtenden Flächen einstellbar 1St.
Vorrichtungen dieser Art werden vor allem bel den verschiedensten photographischen und photolithographischen Produktlons- und Reproduktionsverfahren, unter anderem in der Halbleitertechnik, aber auch bei der Herstellung von Massstabgittern u. s. w. benötigt, um den sogenannten Keilfehler auszugleichen, der sich durch eine Abweichung der einen der beiden Flächen aus der Parallellage zur anderen Fläche ergibt. Ursache für diesen Keilfehler können Dickenabweichungen des Substrates oder geringfügige Abweichungen der Trägeroberseite von der Parallellage zu einer Maske bzw. Projektionsebene sein.
Besonders kritisch und schwierig auszugleichen ist der Keilfehler dann, wenn die ebenen Flächen nicht nur aufeinandergelegt, sondern In einem definierten Abstand voneinander anzubringen sind. Dabei ist auch grundsätzlich darauf zu achten, dass sich keine Seitenverschiebung z. B des Substrates gegenüber einer Projektionsmaske oder der Projektionsachse ergibt, da dies zu Projektionsfehlern führt bzw. die Herstellung von Gegenständen in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten, in denen jeweils eine Ausrichtung auf eine bestimmte Lage zu erfolgen hat, z. B. aufeinanderfo ! gende Mehrfachbe ! ichtungen unmöglich machen würde.
Bei einer einfachen Ausführung, z. B. nach der DE C 26 05 940 ist der Träger über ein Kugelgelenk mit dem Stelltrieb verbunden Dies führt bei der Einstellung bzw. beim Andrücken des Trägers bzw. des auf ihm liegenden Substrates an die Gegenfläche zu Seitenverstellungen bzw. mechanischem Scherbewegungen und hat den weiteren Nachteil, dass der Mittelteil des Substrates und seine Unterseite für Belichtungen und Justierungen von der Gegenseite her unzugänglich werden.
Es wird deshalb bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäss der AT-PS 391 773 des Anmelders vorgeschlagen, den Träger über drei aus Mikrometerschrauben und Stellmotoren bestehende Stelltriebe zu verstellen, den Druck den jeder Stelltrieb auf seine Gegenfläche ausübt, zu messen und so die Stelltnebe beim Andrücken des Substrates an die Gegenfläche nacheinander druckabhängig abzustellen, wobei dieser Vorgang wiederholt wird bis die gewünschte Parallellage im wesentlichen erreicht ist. Anschliessend können Verstellungen von Träger und Substrat parallel zu sich selbst in der Weise vorgenommen werden, dass alle drei Stelltnebe synchron über den jeweils zurückzulegenden Verstellweg angetrieben werden.
Die beschriebene Konstruktion erfüllt an sich die Vorgaben, hatte aber den Nachteil eines relativ aufwendigen Aufbaues und eines relativ hohen Zeitaufwandes, ehe durch die Nachführsteuerung tatsächlich die gewünschte Paralleilage erreicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln und innerhalb kurzer Arbeitszeiten die gewünschte Paraliellage der ebenen Flächen eingestellt werden kann, wobei auch die Forderung nach einer Zugänglichkeit der Mitte des einen Gegenstandes von der Unterseite her und der Verhinderung des Seitenversatzes des zu verstellenden Gegenstandes sicher erfüllt ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Träger zur Einstellung seiner Neigung mit dem oder den Präzisionsstelltrieben über ein Ausgleichselement verbunden ist, das zwei quer, insbesondere normal zur Verstellnchtung angeordnete Ringe umfasst, von denen der untere, grössere Ring eine zentrale Öffnung mit sich konisch verjüngendem Mantel aufweist und der obere, kleinere Ring mit seinem äusseren Stützrand auf diesem sich konisch verjüngenden Mantel aufliegt,
wobei wenigstens einer der Ringe zur Einstellung seiner Neigung quer zur Verstellrichtung durch die Präzisionsstelltriebe in eine Exzenterlage zum anderen Ring verschiebbar und nach Einstellung dieser Neigung gegenüber dem anderen Ring durch axiale Klemmung feststellbar ist und dass ein für die beiden Ringe des Ausgleichselementes gemeinsamer Käfig zur Begrenzung der Relativverschiebung der Ringe vorgesehen ist, der zusätzlich in der Verstellnchtung des Trägers durch die Präzislonsstelltnebe zu-bzw.
auseinander-
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Ringe bilden, so dass sie diese Ringe je nach ihrer Einstellung freigeben oder durch Klemmung fixieren, wobei die Druckstücke in der Klemmlage für die Ringe gegeneinander feststellbar sind
Durch diese erfindungsgemässe Ausführung wird es möglich, mit einem einzigen oder auch mit zwei oder mehreren, dann aber immer synchron angetriebenen Stelltrieben das Auslangen zu finden, da die Neigungseinstellung über das Ausgleichselement erfolgt, wobei durch die besondere Konstruktion dieses Ausgleichselementes ein Seitenversatz bei der Herstellung des Neigungsausgleiches sicher verhindert wird Unter dem Begriff"konisch"bei der Verjüngung der Öffnung sind selbstverständlich auch sich verjüngende Mantelflächen mit gewölbter bzw gekrümmter Erzeugender zu verstehen.
Um eine möglichst weitgehende Reibungsfreiheit und damit eine Leichtgängigkeit bei der Einstellung zu erzielen, kann man die Ringe des
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Ausgleichselementes über pneumatische Lager abstützen, durch Einblasen von Druckluft In den Ringspalt den Auflagedruck verringern, die Ringe an den zueinander weisenden Seiten gleichsinnig magnetisieren oder mit Wälzlagern ausstatten. Zumindest wird man alle aufeinander gleitenden Flächen bzw.
Teile aus einem Material mit sehr niedrigem Reibungsbeiwert herstellen oder mit einer entsprechenden Beschichtung versehen Durch den gemeinsamen Käfig wird eine einfache Montage des Ausgleichselementes ermöglicht, wobei die Ringe vor Verschmutzung geschützt sind und gegebenenfalls sogar die Möglichkeit besteht, diese Ringe In einer die Reibung vermindernden Umgebung z B. schwimmend in einem Ölbad anzubringen.
Nach einer weiteren Ausführungsform besteht der Käfig aus zwei ringförmigen Hälften, wobei die eine ringförmige Käfighälfte einen Innenbord und die andere ringförmige Käfighälfte einen Aussenbord zur Führung der Ringe aufweist und die beiden ringförmigen Hälften des Käfigs aus einer die Verschiebung der Ringe des Ausgleichselementes freigebenden Lage über wenigstens einen weiteren, gesonderten pneumatischen Stelltrieb in eine Klemmlage für die Ringe verstellbar und in dieser Lage feststellbar sind.
Besteht der gesonderte Stelltrieb aus einem pneumatischen Kolbentrieb, so kann dessen federnde Nachgiebigkeit zum Einstellen des Ausgleichselementes vorteilhaft ausgenützt werden, wenn die beiden gegeneinander auszurichtenden Gegenstände bei ausgefahrenem pneumatischen Kolbentrieb aneinander gedrückt und aufgrund der federnden Nachgiebigkeit dieses Kolbentriebes das Ausgleichselement zwischen dem Träger und dem oder den mit dem Ausgleichselement verbundenen, die beiden Gegenstände aneinander drückenden Stelltrieben eingespannt wird, bevor die so eingestellte Lage des Ausgleichselementes durch eine gegensinnige Beaufschlagung des pneumatischen Kolbentnebes festgehalten wird.
Bei einer anderen Ausbildung ist vorgesehen, dass der Käfig aus zwei untereinander gleichen ringförmigen Hälften besteht, welche untereinander an den Innen- bzw. Aussenrändern über axial nachgiebige Schlauchstücke, Balgen od. dgl. verbunden sind, und der so gebildete, die beiden Ringe des Ausgleichselementes enthaltende, geschlossene ringförmige Innenraum zum Festklemmen der Ringe des Ausgleichselementes durch Verstellung der ringförmigen Hälften mit Unterdruck beaufschlagbar bzw. zwecks Freigabe
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verbindbar ist. Diese letztgenannte Ausführung ergibt ein äusserst einfach zu handhabendes und leicht einbaubares geschlossenes System.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht Es zeigen
Fig. 1 in stark schematisierter Darstellungsweise den Gesamtaufbau einer erfindungsgemässen Vor- richtung, wobei die Teile des Ausgleichselementes im Schnitt und die übrigen Teile In Ansicht veranschaulicht wurden, und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante des Ausgleichselementes im Schnitt.
Bei der Vorrichtung nach Fig 1 liegt ein Substrat 1 beliebiger Art auf einem Träger 2 auf, wobei ein zweiter Gegenstand 3, z. B. eine in einer entsprechenden Vorrichtung festgehaltene Projektionsmaske vorgesehen ist und die Bedingung herrscht, dass die ebene Oberfläche 4 des Substrates 1 auf eine exakte Parallellage zur ebenen Fläche 5 des Gegenstandes 3 auszurichten ist.
Mit dem Träger 2 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 ein weiterer Träger 6 über einen weiteren pneumatischen Stelltrieb 7 verbunden, wobei dieser Stelltrieb eine Neigungsverstellung des Trägers 2 gegenüber dem weiteren Träger 6 zulassen muss. Der weitere Träger 6 ist seinerseits gemeinsam mit dem Träger 2 über einen oder mehrere nicht dargestellte Präzisionsstelltnebe in Richtung auf den Gegenstand 3 verstellbar, wobei über diese nicht dargestellten Präzisionsstelltriebe auch der Abstand zwischen den Flächen 4 und 5 exakt eingestellt werden kann.
Um eine exakte Einstellung einer Parallellage der Flächen 4 und 5 zu ermöglichen, wird das Substrat 1 mit seiner Fläche 4 an die Fläche 5 über die auf den Träger 2 wirkenden Präzisionsstelltriebe zur Anlage gebracht. Der weitere, pneumatische Stelltrieb 7 ist dabei ausgefahren, so dass die Stellkraft der Präzisionsstelltriebe für den weiteren Träger 6 über den weiteren pneumatischen Stelltrieb 7 auf den Träger 2 wirkt und das Substrat 1 gegen die Fläche 5 des Teiles 3 gedrückt wird. Aufgrund der Nachgiebigkeit des weiteren pneumatischen Stelltriebe 7 werden die beiden Träger 2 und 6 nach der gegenseitigen Anlage der Flächen 4 und 5 gegeneinander verschoben und gegen ein zwischen den Trägern 2 und 6 vorgesehenes Ausgleichselement 8 gedrückt.
Dieses Ausgleichselement 8 besteht aus einem Käfig mit zwei ringförmigen Hälften 9, 10, wobei die Hälfte 9 an ihrem Innenrand einen nach unten gerichteten Innenbord 11 und die Hälfte 10 an ihrem äusseren Rand einen nach oben gerichteten Aussenbord 12 aufweist Von den Innenseiten dieser Borde 11,12 und der Käfighälften werden zwei das eigentliche Ausgleichselement darstellende Ringe 13,14 geführt. Der untere Ring 13 besitzt eine Öffnung 15 mit sich konisch nach unten verjüngendem Mantel 16 und der etwas kleinere obere Ring 14 liegt mit seinem Aussenrand auf dieser
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konischen Fläche 16 auf
Sind die Flächen 4,5 von Haus aus parallel, dann bleiben die Ringe 13, 14 beim Andrücken der Flächen 4, 5 aneinander In der dargestellten Ruhelage.
Ist ein Keilfehler zwischen den Flächen 4,5 vorhanden, dann können sich die Ringe 13,14 zufolge der Druckbelastung des Ausgleichselementes 8 zwischen den Trägern 2 und 6 in eine Exzenterlage verschieben, so dass der Innenrand des oberen Ringes 14 unter Schrägstellung dieses Ringes 14 auf der konischen Fläche 16 des unteren Ringes 13 aufruht. Ist dies erreicht, können durch eine gegensinnige Beaufschlagung des pneumatischen Stelltnebes 7 die Käfigteile 9, 10 mit den Ringen 13, 14 In der eingestellten Lage gegeneinander festgeklemmt werden. Die Klemmung wird aufrechterhalten und es ist nun möglich, die Träger 2, 6 über die nicht dargestellten Präzisionsstelltnebe auf den gewünschten Abstand der nun parallel bleibenden Flächen 4,5 einzustellen.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Ringe 13, 14 des Ausgleichselementes zwischen untereinander gleichen nngförmigen oberen und unteren Käfighälften 17,18 gehalten. Die bel den Käfighälften 17,18 sind aussen und Innen über elastisch nachgiebige Schlauchstücke 19, 20 druckdicht verbunden und der die Ringe 13, 14 enthaltende Innenraum 21 des Käfigs kann wahlweise mit Unterdruck oder Überdruck beaufschlagt bzw. mit der Aussenluft verbunden werden. Solange kein Vakuum anliegt oder sogar eine
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Ringe 13, 14 zur Neigungseinstellung verschoben werden. Durch Unterdruckbeaufschlagung des Innenraumes 21 wird erreicht, dass die Käfighälften 17, 18 die Rmge 13, 14 wieder festklemmen.