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BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG
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X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung
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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen X-Y-Tisch mir einer Positionsmesseinrichtung zum Messen der Position eines Tisches relativ zu einem Werkzeug in wenigstens zwei Richtungen. Solche X-Y-Tische kommen beispielsweise bei der Bearbeitung oder Inspektion von Wafern zum Einsatz, wenn ein auf dem Tisch abgelegter Wafer unter einem Werkzeug positioniert werden muss. Bei dem Werkzeug kann es sich beispielsweise um die Linse eines Belichtungsapparates oder um ein Mikroskop einer Inspektionsanlage handeln.
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STAND DER TECHNIK
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In vielen Bereichen der Technik besteht die Aufgabe, ein auf einem in wenigstens zwei Richtungen beweglichen Tisch abgelegtes Objekt zusammen mit dem Tisch sehr genau relativ zu einem Werkzeug zu positionieren. Hierbei kommen oft Interferometer als Positionsmesseinrichtungen zum Einsatz. Da solche Interferometer aber aufgrund von Schwankungen im Brechungsindex der vom Laserlicht durchquerten Luft nicht genau genug messen können, setzen sich für solche Anwendungen mehr und mehr Positionsmesseinrichtungen durch, die auf der Abtastung von Maßstäben beruhen. Solche Messeinrichtungen sind bezüglich der Umgebungsbedingungen wesentlich weniger störanfällig, weil der vom Licht zurückgelegte Weg zum Abtasten der Maßstäbe mit wenigen Millimetern deutlich kürzer ist als beim Einsatz von Interferometern, wo mit Lichtwegen von einigen Dezimetern gerechnet werden muss.
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Aus der
WO 2007/034379 A2 ist eine optische Positionsmesseinrichtung bekannt, bei der ein Tisch gegenüber einem festen Untergrund in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen parallel zum Untergrund positionierbar ist. Hierzu sind seitlich an den Tischkanten transmittierende Maßstäbe befestigt, durch die das Licht von Abtastköpfen zu reflektierenden Maßstäben oberhalb des Tisches fällt, die ortsfest zu einem Werkzeug sind. Von dort wird das Licht reflektiert und läuft durch die transmittierenden Maßstäbe zurück zu den Abtastköpfen. Jeweils ein Abtastkopf tastet dabei einen transmittierenden und einen dazu im rechten Winkel angeordneten reflektierenden Maßstab ab. Dank der gekreuzten Anordnung der beiden Maßstäbe kann ein Abtastkopf die Position des Tisches in einer Richtung unabhängig von der Position des Tisches in der jeweils anderen Richtung messen. Mit drei solchen Messeinrichtungen lassen sich die beiden in der Tischebene liegenden linearen Richtungen (X und Y) und die zur Tischebene senkrechte Rotation (rZ) messen. Es ist in dieser Schrift auch erläutert, dass die gekreuzten Maßstäbe periodische Strukturen in beiden linearen Messrichtungen aufweisen können, so dass mittels geeigneter Sensoren an einem Kreuzungspunkt zweier Maßstäbe beide Messrichtungen erfasst werden können.
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In der
EP 2450673 A2 , die sich ebenfalls mit solchen Messeinrichtungen beschäftigt, werden außerdem Möglichkeiten beschrieben, mit einer Messeinrichtung für eine Bewegungsrichtung des Tisches (X oder Y) auch die zur Tischebene senkrechte lineare Richtung (Z) zu messen. Mit drei solchen Messeinrichtungen lassen sich alle Freiheitsgrade des Tisches, also die Translationsrichtungen in X, Y und Z, sowie die Rotationen um die Translationsachsen, also rX, rY und rZ messen.
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Ein Nachteil der Messeinrichtungen aus dem Stand der Technik ist es aber, dass der maximale Verfahrweg des Tisches in einer Richtung jeweils auf die Länge des transmittierenden Maßstabes beschränkt ist, der an einer in dieser Richtung verlaufenden Tischkante befestigt ist. Da ein solcher Maßstab aus mechanischen Gründen nicht deutlich länger als die Tischkante sein kann, besteht eine Beschränkung des Verfahrbereichs auf einen Wert, der in etwa der Länge der Tischkante entspricht. Für verschiedene Anwendungen ist es aber wünschenswert, den Tisch bzw. das darauf abgelegte Objekt deutlich weiter zu bewegen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einem X-Y-Tisch die Positionsmesseinrichtungen aus dem Stand der Technik so zu verbessern, dass die Beschränkung hinsichtlich des maximalen Verfahrbereichs überwunden wird. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
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Es wird eine X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung beschrieben, mit einem Tisch, der auf einem gegenüber einem festen Untergrund in einer von zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen der Tischebene beweglichen Träger angeordnet ist, und der auf diesem Träger in der anderen der beiden Richtungen beweglich ist, so dass der Tisch insgesamt in einer zum festen Untergrund parallelen Ebene positionierbar ist. Zur Positionsmessung in jeder der beiden Richtungen sendet jeweils ein Abtastkopf Licht durch einen längs einer Kante des Tisches befestigten transmittierenden Maßstab. Das Licht wird von einem reflektierenden Maßstab, der relativ zu einem oberhalb des Tisches angeordneten Bearbeitungswerkzeug ortsfest ist, durch den transmittierenden Maßstab zurück zum Abtastkopf reflektiert. Es sind zwei Gruppen von Abtastköpfen auf dem Träger angeordnet, so dass in einer mittleren Stellung des Tisches beide Gruppen, in zwei Randstellungen des Tisches jedoch nur je eine dieser Gruppen im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben stehen.
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Auf diese Weise können in der mittleren Stellung des Tisches Positionswerte von beiden Gruppen von Abtastköpfen gewonnen werden. Sobald der Tisch sich jedoch so weit bewegt hat, dass ein Abtastkopf aus einer der beiden Gruppen nicht mehr im Bereich des transmittierenden Maßstabs liegt, kann anhand der anderen Gruppe weiterhin ein vollständiger Satz von Positionswerten gewonnen werden. Der mögliche Verfahrbereich, der mit einer einzelnen Gruppe auf die Länge des transmittierenden Maßstabs und damit auf die Länge der Tischkante begrenzt wäre, wird um den Abstand der beiden Gruppen erweitert.
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Da die beiden Gruppen von Abtastköpfen in einer mittleren Stellung gleichzeitig Positionen erfassen müssen, ist ihr Abstand auf einen Betrag begrenzt, der etwas kleiner ist als die Länge des transmittierenden Maßstabs. Dennoch kann der mögliche Verfahrbereich auf diese Weise beinahe verdoppelt werden.
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Umfasst jede Gruppe von Abtastköpfen wenigstens drei Abtastköpfe, die neben ihrer jeweiligen Messrichtung in der Tischebene auch eine Richtung senkrecht zur Tischebene erfassen können, so ist eine Lagebestimmung des Tisches relativ zum Werkzeug in allen sechs Freiheitsgraden möglich, und das in einem Verfahrbereich des Tisches, der deutlich über die Ausdehnung des Tisches erweitert ist.
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Die spezielle Anwendung dieser Verfahrbereichserweiterung an einem X-Y-Tisch mit zwei aufeinander gestapelten und zueinander senkrecht stehenden Linearachsen ermöglicht verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung. Für die zeilenweise Bearbeitung eines Objektes (die eine möglichst genaue, kontinuierliche Bewegung entlang einer Zeile über die ganze Breite des Objektes erfordert, sowie eine etwas ungenauere, kürzere Bewegung senkrecht dazu für einen Zeilensprung) ergeben sich unterschiedliche Anordnungen der beiden Achsen und damit verbunden auch der Abtastköpfe und Maßstäbe. Zwei besonders vorteilhafte Ausführungsformen sollen im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Dabei zeigt
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1 einen X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten,
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2 eine Scanbewegung dieses Tisches,
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3 eine Zeilensprung-Bewegung dieses Tisches,
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4 einen X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten,
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5 eine Scanbewegung dieses Tisches.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1a bis 1c zeigen aus unterschiedlichen Blickrichtungen X, Y, Z ein erstes Ausführungsbeispiel für einen X-Y-Tisch mit einer erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung.
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Der Tisch T1 ist auf einem Träger T2 angeordnet. Er ist dabei mit geeigneten Linearführungen und Linearantrieben ausgestattet, so dass er relativ zum Träger T2 in X-Richtung positionierbar ist. Die hierfür eingesetzten Führungen und Antriebe, sowie die Elektronik zu deren Ansteuerung können nach der geforderten Genauigkeit und Dynamik ausgewählt werden und sind kommerziell verfügbar. Sie werden hier nicht näher erklärt.
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Der Träger T2 ist mittels geeigneter Führungen und Antriebe gegenüber dem Untergrund G in der Y-Richtung positionierbar, die senkrecht auf der X-Richtung steht. Insgesamt ist damit der Tisch T1 in einer X-Y-Ebene beweglich gelagert, und kann in einem gewissen Bereich jeden Punkt dieser X-Y-Ebene erreichen.
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Auf dem Tisch T1 kann ein Gegenstand W abgelegt werden, der mittels eines Werkzeuges L bearbeitet werden soll. Bei diesem Gegenstand kann es sich um einen Wafer W handeln, der unter einer Linse L positioniert werden soll. Mit dieser Linse L kann etwa ein lichtempfindlicher Fotolack belichtet werden, oder es kann eine Untersuchung des Wafers W mit einem Mikroskop erfolgen. Gerade im Bereich der Halbleiterfertigung geht es um sehr feine Strukturen um Mikrometer- oder sogar Nanometer-Bereich, so dass eine sehr genaue Positionierung und damit auch Positionsmessung erforderlich ist.
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Zur Messung der Position des Tisches T1 (und damit des darauf abgelegten Wafers W) relativ zum Werkzeug L sind seitlich neben dem und ortsfest zum Werkzeug L reflektierende, in Y-Richtung ausgedehnte Maßstäbe Ry, Rxy angeordnet. Auf dem Träger T2 sind seitlich des Tisches T1 Abtastköpfe Ex, Ey angeordnet. Diese Abtastköpfe Ex, Ey senden Licht in Richtung der reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy aus.
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Auf seinem Weg passiert dieses Licht einen der seitlich an den Kanten des Tisches T1 angeordneten, in X-Richtung ausgedehnten transmittierenden Maßstäbe Tx, Ty, zunächst ohne Wechselwirkung. Das Licht wird dann unter Wechselwirkung mit periodischen Strukturen auf einem der reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy zurück zum transmittierenden Maßstab Tx, Ty gelenkt, wo es zweifach mit periodischen Strukturen wechselwirkt und dabei von einem Spiegel erneut zum reflektierenden Maßstab Ry, Rxy umgelenkt wird. Dort interferiert das Licht und wird zurück in Richtung des Abtastkopfes Ex, Ey geleitet, wobei zuletzt erneut der transmittierende Maßstab Tx, Ty ohne Wechselwirkung durchquert wird. Insgesamt wechselwirkt das Licht also zweimal mit den periodischen Strukturen eines reflektierenden Maßstabs Ry, Rxy und auch zweifach mit den periodischen Strukturen eines transmittierenden Maßstabs Tx, Ty. In bekannter Weise kann aus der durch Interferenz resultierenden Modulation des Lichts bzw. aus deren Auswertung in den Abtastköpfen Ex, Ey die Relativposition zwischen dem Tisch T1 und dem Werkzeug L gewonnen und zur Ansteuerung der Achsen herangezogen werden.
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Die Abtastköpfe Ex, Ey sind in den Figuren als Rechtecke eingezeichnet, deren längere Kante diejenige Richtung X, Y angibt, in der der jeweilige Abtastkopf Ex, Ey eine Position messen kann. Das Licht jedes Abtastkopfes Ex, Ey muss hierzu sowohl auf dem transmittierenden Maßstab Tx, Ty als auch auf dem reflektierenden Maßstab Ry, Rxy geeignete Strukturen antreffen, also beispielsweise quer zur jeweiligen Messrichtung X, Y ausgerichtete Gitterstriche.
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Von den vier reflektierenden Maßstäben sind die beiden äußeren Maßstäbe Ry mit solchen Strukturen versehen, die eine Positionsermittlung in Y-Richtung erlauben, also z.B. mit periodischen Strichen quer zur Y-Richtung. Die beiden inneren reflektierenden Maßstäbe Rxy tragen Strukturen, die sowohl die Positionsermittlung in Y-Richtung als auch die Positionsermittlung in X-Richtung erlauben, denn wie man in der 1c erkennt, werden diese inneren reflektierenden Maßstäbe Rxy sowohl von Abtastköpfen Ey für die Y-Richtung als auch von Abtastköpfen Ex für die X-Richtung abgetastet. Hierzu können entsprechend ausgerichtete Gitter nebeneinander angeordnet sein, oder es kann auch ein Kreuzgitter zum Einsatz kommen.
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Besonders gut erkennt man in der 1c, dass die Abtastköpfe Ex, Ey auf dem Träger T2 unterhalb der reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy angeordnet sind. Da sich der Träger T2 gegenüber dem Untergrund G nur in Y-Richtung bewegt, und die reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy in Y-Richtung erstreckt sind, ist sichergestellt, dass das Licht der Abtastköpfe in jeder Stellung des Trägers T2 auf einen reflektierenden Maßstab Ry, Rxy trifft. Somit kann der mit dem Träger T2 mit bewegte Tisch T1 eine vollständige Scanbewegung in Y-Richtung durchführen, bei der zumindest ein Teil der Abtastköpfe Ex, Ey stets im Eingriff mit den Maßstäben Tx, Ty, Ry, Rxy bleibt.
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In den 2a bis 2c ist eine Scanbewegung des Tisches T1 in Y-Richtung für eine mittlere Lage des Tisches T1 bezüglich der X-Richtung dargestellt. Wie man erkennt, sind alle sechs Abtastköpfe Ex, Ey jederzeit im Eingriff mit entsprechenden transmittierenden bzw. reflektierenden Maßstäben Tx, Ty, Ry, Rxy. Die Länge dieser Scanbewegung ist nur begrenzt durch die Länge der reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy. Da diese ortsfest sind, sind auch größere Längen und damit große Verfahrbereiche kein Problem.
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Interessanter ist die in den 3a bis 3c dargestellte Bewegung in X-Richtung, die der Tisch T1 für einen Zeilensprung durchführen muss. Nur in einer mittleren, in der 3b dargestellten Stellung, sind alle sechs Abtastköpfe im Eingriff (diese Stellung entspricht auch der in der 2b gezeigten Stellung des Tisches T1), während in den in 3a und 3c dargestellten Randstellungen jeweils nur 3 Abtastköpfe Ex, Ey im Eingriff mit entsprechenden Maßstäben Tx, Ty, Ry, Rxy sind. Dabei ist aber sicher gestellt, dass mindestens zwei Y-Positionen und eine X-Position ermittelt werden können, so dass auch die Rotation des Tisches T1 um die Z-Richtung berechnet werden kann.
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Fasst man die drei Abtastköpfe Ex, Ey, die in der 3a dargestellten Randstellung im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen, zu einer ersten Gruppe GE1 von Abtastköpfen Ex, Ey zusammen (aus Platzgründen in der 3c angedeutet), und die drei Abtastköpfe Ex, Ey, die in der 3c dargestellten Randstellung im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen, zu einer zweiten Gruppe GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey zusammen (in der 3a angedeutet), so kann man auch kurz formulieren, dass zwei Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey auf dem Träger T2 angeordnet sind, so dass in einer mittleren Stellung des Tisches T1 beide Gruppen GE1, GE2, in zwei Randstellungen des Tisches T1 jedoch nur je eine dieser Gruppen GE1, GE2 im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen.
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In der in 3b dargestellten, bezüglich der X-Richtung mittleren Stellung des Tisches T1 sind alle Abtastköpfe Ex, Ey einsatzbereit, so dass rechtzeitig vor dem Ausfall von einem Teil der Abtastköpfe Ex, Ey auf die verbleibenden umgeschaltet werden kann. Auf dem Weg von einer Randstellung zur anderen kann also von der einen Gruppe GE1 von Abtastköpfen Ex, Ey auf die andere Gruppe GE2 umgeschaltet werden.
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Ebenso könnte man die reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy in zwei Gruppen GR1, GR2 einteilen, und zwar entsprechend ihrer Zuordnung zu den beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey.
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In der 3b ist angedeutet, dass die beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey und damit auch die beiden Gruppen GR1, GR2 von reflektierenden Maßstäben Rx, Ry symmetrisch zu einer Achse A liegen, die parallel zur Scanrichtung Y liegt und durch das Zentrum des Werkzeugs L verläuft. Genauer gesagt ergibt die Spiegelung der Abtastköpfe Ex, Ey der ersten Gruppe GE1 an der Achse A die Abtastköpfe Ex, Ey der zweiten Gruppe GE2. Gleiches gilt für die reflektierenden Maßstäbe Ry, Rxy der beiden Gruppen GR1, GR2. Diese Symmetrien sind vorteilhaft, da sich bei einem optimal ausgelegten X-Y-Tisch die Tischmitte bei thermischer Ausdehnung der Mechanik nicht verlagert. Die bei thermischer Ausdehnung von den Abtastköpfen Ex, Ey erfassten Verlagerungen lassen sich dank der symmetrischen Anordnung der beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey und Gruppen GR1, GR2 von reflektierenden Maßstäben Rx, Rxy besonders einfach ausgleichen. Auch da bei einem guten Design der Maschine thermische Ausdehnungen symmetrisch zum Werkzeug L auftreten, ist die symmetrische Anordnung der reflektierenden Maßstäbe Rx, Rxy symmetrisch zum Werkzeug L vorteilhaft.
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Obwohl die mit dem Tisch T1 bewegten transmittierenden Maßstäbe Tx, Ty in ihrer Länge begrenzt sind, weil über die Tischkante hinausragende Bereiche zu Schwingungen neigen würden, ist der Verfahrbereich größer als die Länge der Tischkanten, denn er ist um den Abstand der beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey vergrößert.
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Der Vorteil der in diesem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Anordnung besteht darin, dass während einer schnellen Scanbewegung (in Y-Richtung) des Trägers T2 keine Umschaltung zwischen den Gruppen GE1, GE2 erfolgen muss. Während der Bearbeitung eines Wafers ist außerdem nur eine einzige solche Umschaltung notwendig, die aber während eines unkritischen Zeilensprungs (in X-Richtung) erfolgen kann. Der Aufwand für so eine Umschaltung kann damit klein gehalten werden.
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Nachteilig an diesem ersten Ausführungsbeispiel ist allerdings, dass der Träger T2 für die schnelle Scanbewegung in Y-Richtung stets den lediglich für den Zeilensprung benötigten Tisch T1 zusammen mit seiner Führung mitnehmen muss. Das beutet eine erhebliche zu bewegende Masse, die die Dynamik der Scanbewegung beeinträchtigt, bzw. den Aufwand für das Erreichen einer vorgegebenen Dynamik erhöht. Außerdem bewegen sich auch die auf dem Träger T2 angeordneten Abtastköpfe Ex, Ey mit der Scanbewegung mit, so dass die zu deren Anschluss benötigten Kabel mit bewegt werden müssen.
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Als zweites Ausführungsbeispiel wird daher anhand der 4 und 5 ein abgewandelter X-Y-Tisch mit einer Positionsmesseinrichtung beschrieben, bei dem die Achsen für die Scanbewegung bzw. für den Zeilensprung in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind, um somit dynamische Vorteile zu erhalten. Dies wird allerdings damit erkauft, dass nun bei jeder Scanbewegung eine Umschaltung zwischen zwei Gruppen von Abtastköpfen erforderlich ist.
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Die 4a bis 4c zeigen aus unterschiedlichen Blickrichtungen Y, X, Z ein zweites Ausführungsbeispiel für einen X-Y-Tisch mit einer erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung. Die Darstellung wurde so gewählt, dass die Richtung der Scanbewegung wieder mit Y bezeichnet ist.
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Der Tisch T1 ist auf dem Träger T2 angeordnet. Er ist dabei mit geeigneten Linearführungen und Linearantrieben ausgestattet, so dass er relativ zum Träger T2 in Y-Richtung positionierbar ist. Für eine Scanbewegung muss also nur der Tisch T1, nicht aber der Träger T2 bewegt werden.
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Der Träger T2 ist für einen Zeilensprung mittels geeigneter Führungen und Antriebe gegenüber dem Untergrund G in der X-Richtung positionierbar, die senkrecht auf die Y-Richtung steht.
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Auf dem Tisch T1 kann ein Objekt W abgelegt werden, der mittels eines Werkzeuges L bearbeitet werden soll, z.B. der im ersten Ausführungsbeispiel genannte Wafer.
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Zur Messung der Position des Tisches T1 (und damit des darauf abgelegten Wafers W) relativ zum Werkzeug L sind seitlich neben dem und ortsfest zum Werkzeug L reflektierende, in X-Richtung ausgedehnte Maßstäbe Rx, Ry angeordnet. Auf dem Träger T2 sind seitlich des Tisches T1 Abtastköpfe Ex, Ey angeordnet. Diese Abtastköpfe Ex, Ey senden Licht in Richtung der reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry aus.
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Auf seinem Weg passiert dieses Licht einen der seitlich an den Kanten des Tisches T1 angeordneten, in X-Richtung ausgedehnten transmittierenden Maßstäbe Tx, Ty, zunächst ohne Wechselwirkung. Das Licht wird dann unter Wechselwirkung mit periodischen Strukturen auf einem der reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry zurück zum transmittierenden Maßstab Tx, Ty gelenkt, wo es zweifach mit periodischen Strukturen wechselwirkt und dabei von einem Spiegel erneut zum reflektierenden Maßstab Rx, Ry umgelenkt wird. Dort interferiert das Licht und wird zurück in Richtung des Abtastkopfes Ex, Ey geleitet, wobei zuletzt erneut der transmittierende Maßstab Tx, Ty ohne Wechselwirkung durchquert wird. Insgesamt wechselwirkt das Licht also zweimal mit den periodischen Strukturen eines reflektierenden Maßstabs Rx, Ry und auch zweifach mit den periodischen Strukturen eines transmittierenden Maßstabs Tx, Ty. In bekannter Weise kann aus der durch Interferenz resultierenden Modulation des Lichts bzw. aus deren Auswertung in den Abtastköpfen Ex, Ey die Relativposition zwischen dem Tisch T1 und dem Werkzeug L gewonnen und zur Ansteuerung der Achsen herangezogen werden.
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Die vier in der oberen Hälfte der 4c erkennbaren Maßstäbe Tx, Rx und die vier zugeordneten Abtastköpfe Ex messen allesamt Positionen in der X-Richtung, während die beiden Maßstäbe Ty, Ry und die beiden zugeordneten Abtastköpfe Ey der unteren Hälfte der 4c der Messung von Positionen in Y-Richtung dienen.
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Besonders gut erkennt man in der 4c, dass die Abtastköpfe Ex, Ey auf dem Träger T2 unterhalb der reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry angeordnet sind. Die Zeilensprung-Bewegung in der X-Richtung, die hier vom Träger T2 übernommen wird, ist durch die Länge der reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry begrenzt, denn die Abtastköpfe Ex, Ey müssen stets unterhalb ihres jeweils zugeordneten Maßstabes liegen. Wie man der 4c entnehmen kann, ist aber in der Richtung X des Zeilensprungs die vollständige Bearbeitung des Wafers W möglich.
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In der 5 ist nun die Scanbewegung in Y-Richtung des Tisches T1 dargestellt, und zwar für eine mittlere Stellung des Trägers T2 hinsichtlich der X-Richtung.
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Fasst man die drei Abtastköpfe Ex, Ey, die in der 5a dargestellten Randstellung im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen, zu einer ersten Gruppe GE1 von Abtastköpfen Ex, Ey zusammen (aus Platzgründen in der 5c angedeutet), und die drei Abtastköpfe Ex, Ey, die in der 5c dargestellten Randstellung im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen, zu einer zweiten Gruppe GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey zusammen (in der 5a angedeutet), so kann man wieder kurz formulieren, dass zwei Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey auf dem Träger T2 angeordnet sind, so dass in einer mittleren Stellung des Tisches T1 beide Gruppen GE1, GE2, in zwei Randstellungen des Tisches T1 jedoch nur je eine dieser Gruppen GE1, GE2 im Eingriff mit den transmittierenden Maßstäben Tx, Ty stehen.
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In der in 5b dargestellten, bezüglich der Y-Richtung mittleren Stellung des Tisches T1 sind alle Abtastköpfe Ex, Ey einsatzbereit, so dass rechtzeitig vor dem Ausfall von einem Teil der Abtastköpfe Ex, Ey auf die verbleibenden umgeschaltet werden kann. Auf dem Weg von einer Randstellung zur anderen kann also eine Übergabe der Positionsermittlung von der einen Gruppe GE1 von Abtastköpfen Ex, Ey auf die andere Gruppe GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey umgeschaltet werden.
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Ebenso könnte man die reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry in zwei Gruppen GR1, GR2 einteilen, und zwar entsprechend ihrer Zuordnung zu den beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey.
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In der 5b ist angedeutet, dass die beiden Gruppen GE1, GE2 von Abtastköpfen Ex, Ey und damit auch die beiden Gruppen GR1, GR2 von reflektierenden Maßstäben Rx, Ry symmetrisch zu einer Achse A liegen, die parallel zur X-Richtung liegt und durch das Zentrum des Werkzeugs L verläuft. Genauer gesagt ergibt die Spiegelung der Abtastköpfe Ex, Ey der ersten Gruppe GE1 an der Achse A die Abtastköpfe Ex, Ey der zweiten Gruppe GE2. Gleiches gilt für die reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry der beiden Gruppen GR1, GR2.
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In diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich der Tisch T1 auf dem Träger T2 in der Scanrichtung Y, der Träger T2 bleibt während einer Scanbewegung in Ruhe. Damit stehen auch die Abtastköpfe Ex, Ey während einer Scanbewegung still, die Zuleitungen müssen also nicht mit bewegt werden. Die bewegte Masse während eines Scanvorganges ist jetzt außerdem erheblich niedriger als im ersten Ausführungsbeispiel.
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Die während jedes Scanvorganges nötige Umschaltung von der einen Gruppe GE1 bzw. GE2 auf die jeweils andere kann unter Umständen auf einen Bereich gelegt werden, der weniger kritisch ist, also z.B. auf einen Bereich außerhalb der aktiven Chipfläche des Wafers W.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden nur solche reflektierenden Maßstäbe Rx, Ry benötigt, die Strukturen zur Messung nur einer Richtung X, Y benötigen. Die Maßstäbe können damit schmaler, leichter und billiger hergestellt werden.
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In beiden Ausführungsbeispielen wurde vor allem auf die Anordnung der Abtastköpfe Ex, Ey zur Messung der Position des Tisches T1 in der X-Y-Ebene eingegangen. Wie eingangs erwähnt kann mit einer zusätzlichen Abstandsmessung zwischen dem Tisch T1 und der Ebene des Bearbeitungswerkzeugs L an wenigstens drei verschiedenen, nicht auf einer Geraden liegenden Punkten der Tisch-Ebene, die Position des Tisches in Z-Richtung und seine Verkippung um die X-Richtung und die Y-Richtung ermittelt werden. Diese Messungen können im Prinzip mit allen verfügbaren Abstandssensoren durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn die Abtastköpfe Ex, Ey so ausgebildet sind, dass sie auch den Abstand zwischen dem jeweils abgetasteten transmittierenden Maßstab Tx, Ty und reflektierenden Maßstab Rx, Ry messen können, wie es beispielsweise im eingangs erwähnten Stand der Technik beschrieben ist. Da in allen Ausführungsbeispielen jeweils mindestens eine Gruppe von Abtastköpfen GE1, GE2 mit jeweils drei Abtastköpfen Ex, Ey im Eingriff ist, kann die Position des Tisches T1 relativ zum Werkzeug L in allen möglichen Stellungen des Tisches T1 in allen sechs Freiheitsgraden ermittelt werden. Im ersten Ausführungsbeispiel kann der Tisch dabei sowohl in X- als auch in Y-Richtung um Strecken bewegt werden, die seine Ausdehnung in dieser Richtung deutlich übersteigen. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist dies zumindest für die Scanrichtung Y möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/034379 A2 [0004]
- EP 2450673 A2 [0005]
