DE1772314A1 - Device for fine adjustment of photo masks - Google Patents

Device for fine adjustment of photo masks

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DE1772314A1 DE19681772314 DE1772314A DE1772314A1 DE 1772314 A1 DE1772314 A1 DE 1772314A1 DE 19681772314 DE19681772314 DE 19681772314 DE 1772314 A DE1772314 A DE 1772314A DE 1772314 A1 DE1772314 A1 DE 1772314A1
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Description

"Einrichtung zur Feinjustierung von Fotomasken" Die Hauptanmeldung betrifft eine Einrichtung zur Feinjustierung von Fotomasken gegenüber Halbleiterelementen unter Verwendung stabförmiger, magnetostriktiver und/oder elektrostriktiver und/oder piezoelektrischer Elemente, die zur Erzeugung von Längenänderungen mit geeigneten Schaltmitteln zur Zuführung regelbarer Erregerströme bzw. -spannungen versehen sind und die einerseits an einem Träger für die Fotomasken und andererseits an einem gegenüber dem Halbleiterelement feststehenden Rahmen befestigt sind, nach Patent . ... .:. (Patentanmeldung T 31 500 IXa/57a). Ziel der Hauptanmeldung war es, eine Möglichkeit aut'zuzeigen, die eine wesentliche Verbesserung bei der Ju- stierung von Fotomasken gegenüber Halbleiterelementen mit sich brachte. "Device for fine adjustment of photomasks" The main application relates to a device for fine adjustment of photomasks with respect to semiconductor elements using rod-shaped, magnetostrictive and / or electrostrictive and / or piezoelectric elements which are provided with suitable switching means for supplying controllable excitation currents or voltages to generate changes in length and which are fastened on the one hand to a carrier for the photomasks and on the other hand to a frame fixed with respect to the semiconductor element, according to the patent. ....:. (Patent application T 31 500 IXa / 57a). The aim of the main application was to show a possibility that brought about a significant improvement in the adjustment of photomasks compared to semiconductor elements.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer spe- ziellen Ausgestaltung einer Einrichtung gemäss der Haupt.. anmeldung. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass vier Elemente vorhanden und derart angeordnet sind, dass die von ihnen auf den Träger aus- geübten Kräfte bei gleichsinniger Erregung aller Elemente eine Drehung des Trägers bzw. der Maske um einen vorge- gebenen Drehpunkt in der Ebene des Trägers und bei gegen- sinniger Erregung der Elemente eines Elementenpaares eine Parallelverschiebung des Trägers bewirken. The present invention deals with a spe- cial embodiment of a device according to the main application ... The inventive device is characterized in that four elements are provided disposed such that the by them to the support exercised are forces in the same direction excitation of all elements a rotation of the carrier or the mask to a superiors added pivot point in the plane of the carrier and counter sinniger excitation of the elements of a pair of elements effect a parallel displacement of the support.

Mit einer solchen erfindungsgemässen Einrichtung Wird ein sowohl für den Handbetrieb als auch fair automatische Justierung entscheidender Vorteil erreicht. Es ist nämlich möglich, die Bewegung in der X- und Y-Richtung sowie die Bewegung um den Drehpunkt unabhängig voneinander.durchzuführen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass jedes Element aus zwei Stäben aus magnetoatriktivem Material besteht, die parallel zuein- ander in einem Abstand a voneinander verlaufen, wobei das Material des einen Stabes positive Magnetostriktion und das Material des anderen Stabes negative Magnetostriktion aufweist, dass zwei Weicheisenteile der Länge b:-=mb a vorhanden sind, durch die die Enden der Stäbe in der Weise miteinander verbunden sind, dass ein geschlossener magnetischer .With such a device according to the invention, a decisive advantage is achieved both for manual operation and for a fairly automatic adjustment. This is because it is possible to carry out the movement in the X and Y directions as well as the movement around the pivot point independently of one another. In an advantageous development of the invention , it is further proposed that each element consists of two rods made of magnetostrictive material, which run parallel to one another at a distance a from one another , the material of one rod having positive magnetostriction and the material of the other rod having negative magnetostriction , that there are two pieces of soft iron of length b: - = mb a , through which the ends of the bars are connected to one another in such a way that a closed magnetic.

Kreis entsteht und dass der Stab mit der geringe- ren Magnetostriktion mit den äusseren Enden der beiden Weicheisenteile verbunden ist. Loop is created and that the rod with the geringe- ren magnetostriction with the outer ends of the two soft iron parts is connected.

Eine weitere günstige Möglichkeit für die Ausbildung der Elemente, deren Längenänderung für die Verschiebung eines Maskenträgers ausgenutzt wird, besteht darin, dass jedes Element aus zwei Stäben besteht, von denen jeder aus einer Vielzahl von Scheiben aus elektrostriktivem Material auf- gebaut ist, wobei sich jeweils zwischen zwei Seheiben und auf den Oberflächen.der äusseren Scheiben als Elektroden dienende metallische Schichten befinden, die mit den an- grenzenden Scheiben elektrisch gut leitend verbunden sind, dass die Polarisation der einzelnen Seheiben in Richtung der Stabaohsen und die Verbindung der einzelnen Elektroden jedes Stabes mit dem positiven bzw. negativen Pol der Erregerepannungsquelle in der Weise erfolgt, dass die in den beiden Stäben hervorgerufenen Längenänderungen jeweils ent-gegengesetzt sind und dass die Längenänderungen beider Stäbe auf als Hebe, wirkende Querelemente übertragen werden, die die jeweils benachbarten Enden der beiden Stäbe in der Weise miteinander verbinden, dass die Änderungen des Abstandes der freien Enden der Querelemente grösser sind als die je- weiligen Längenänderungen jedes der beiden Stäbe. A further advantageous possibility for the formation of the change in length is utilized for displacement of a mask support of the elements, is that each element consists of two rods, each of which is constructed of a plurality of discs made of electrostrictive material up, in each case to between two disks and on the surfaces of the outer disks are metallic layers that serve as electrodes, which are connected to the adjacent disks with good electrical conductivity, that the polarization of the individual disks in the direction of the rod lugs and the connection of the individual electrodes of each rod with the positive or negative pole of the excitation voltage source takes place in such a way that the changes in length caused in the two rods are opposite and that the changes in length of both rods are transmitted to transverse elements that act as lifting, which the respective adjacent ends of the two rods in the wise one combine that the changes in the distance between the free ends of the transverse elements are greater than the respective changes in length of each of the two rods.

Da die heute insbesondere bei elektromechanieehen Wandlern vielfäah angewendeten magnetostriktiven Ferritmaterialien sehr spröde sind und nur schwer bearbeitet werden können, hat es sich ferner als günstig erwiesen, als magnetostriktives Material metallische Ferromagnetika zu verwenden. Als metallisches Ferromagnetikum mit negativer Magnetostriktion kommt hierbei insbesondere Nickel in Frage, das relativ grossen Längenänderungen bei verhältnismässig ge- ringen Feldstärken unterworfen ist. Als Ferromagnetikum mit positiver Magnetostriktion wird in vorteilhafter Weise eine Legierung mit etwa 49 % Kobalt, 49 96 Eisen und 2 Yanadium verwendet, Dieses Mat ial ist insbesondere aus dem Grund für den vorliegenden Verwendungszweck besonders geeignet, weil praktisch die gesamte erreichbare Längenänderung in einem sehr kleinen Bereich der Feldstärkenänderung erfolgt. Since the magnetostrictive ferrite materials that are widely used today, particularly in electromechanical converters, are very brittle and can only be processed with difficulty , it has also proven to be beneficial to use metallic ferromagnetic materials as the magnetostrictive material. As metallic ferromagnet with negative magnetostriction this particular nickel is concerned, the relatively large length is subject to change at relatively overall wrestling field strengths. As a ferromagnetic material with a positive magnetostriction advantageously an alloy having about 49% cobalt, 49 96 iron and 2 Yanadium is used, this Mat ial is particularly suitable in particular for the reason for the present purpose, because virtually all of the achievable length change very little in a Area of field strength change takes place.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a drawing.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Einrichtung zur 3'-. justierung von Fotomasken.Fig. 1 shows a device according to the invention for 3'-. adjustment of photo masks.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Elemente, deren Längenänderung der Verschiebung des Trägers gegenüber dem Halbleiterelement dient.Fig. 2 shows an embodiment of the elements, their change in length serves to shift the carrier relative to the semiconductor element.

Fig. 3 zeigt die Kennlinien charakteristischer Merkmale der für den Aufbau der in F1$. 2 dargestellten Elemente erfordexti.ehen Materialien. Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgettäase Einrichtung be- steht aus einer Grundplatte G, einem Maskenträger T und aus vier Elementen x1, x2r y1, y2,-deren Längenänderungen der Verschiebung des Maskenträgers gegenüber der Grundplatte G die- nen.Fig. 3 shows the characteristics of the characteristics for the structure of the in F1 $. 2 elements shown require materials. The illustrated in Fig. 1 erfindungsgettäase device con- sists of a base plate G, a mask support T and of four elements x1, NEN X2R y1, y2, -whose length changes the displacement of the mask carrier with respect to the base plate G DIE.

Die Grundplatte 0 weist an'ihren vier Ecken Halterungastäbe g auf, die senkrecht auf der Grundplatte-stehen und fest mit dieser verbunden sind. Die Halterungsstäbe g bilden jeweils das eine Widerlager der vier Elemente x1, x2, y1, y2# Das andere Widerlager für die Elemente x1, x2, y1, y2 befindet sich an dem Maskenträger T, der in dem dargestellten Aus- führungsbeispiel eine quadratische Fläche besitzt. Die Widerlager am Maskenträger haben dabei die Form von Zungen, die über die quadratische Fläche hinausragen und von denen sich jeweils eine an einer der vier Ecken derselben befindet. de- de der vier Zungen befindet sich sui' einer anderen-Seite-den Quadrates. Der senkrechte Abstand des Maskenträgers T von der Grundplatte wird durch vier dünne Stahlstifte S bestimmt, die in Pig. 1 als Punkte auf dem Maskenträger T zu erkennen sind. The base plate has 0 an'ihren four corners Halterungastäbe g, the standing base plate perpendicular to the and are fixedly connected thereto. The support rods g each form having an abutment of the four elements x1, x2, y1, y2 # The other abutment for the elements x1, x2, y1, y2 located on the mask support T, of the guide, for example, in the illustrated training a square area . The abutments on the mask support have here the form of tongues which project beyond the square area, and of which each one is located at one of the four corners thereof. de-de of the four tongues is sui 'other-side the square. The vertical distance of the mask wearer T from the base plate is determined by four thin steel pins S, which are described in Pig. 1 are seen as points on the mask support T.

Die Stahlstifte 8 bewirken eine reibungsfreie Lagerung des Maskenträgers, wodurch die unterschiedlichen Kräfte, die zur Überwindung' der Haft- bzw. Gleitreibung erforderlich sind, nicht auftreten. Durch Längenänderungen der Elemente x l, x2, Yls Y2 wird, wie später noch eingehender ausge- führt werden soll, sowohl eine Drehbewegung als auch eine Parallelbewegung des Maskenträgers gegenüber der Grundpltte bewirkt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die zur Verfügung stehenden Längenänderungen eventuell nicht ausreichen, um den ganzen Justiervorgang mit der erfin- dungsgemässen Einrichtung durchzuführen. In diesem Fall, der praktisch häufig eintreten wird, kann man sich die Justiervorrichtung als bewegliches Teil eines mechanischen Kreuztisches vorstellen, mit dessen Einstellorganen zunächst eine Grobjustierung erreicht wird. Selbstverständlich ist in diesem Fall das zu belichtende Halbleiterelement auf einem feststehenden Teil des mechanischen Kreuztisches ange- bracht. The steel pins 8 bring about a frictionless mounting of the mask carrier, so that the different forces which are necessary to overcome the static or sliding friction do not occur. By changes in length of the elements x l, X2, Y2 Yls, as later more fully excluded leads will be effected both a rotational movement and a parallel movement of the mask carrier with respect to the Grundpltte. It should be pointed out at this point that the length changes available may not be sufficient to carry out the entire adjustment process with the device according to the invention. In this case, which will occur frequently in practice, the adjustment device can be imagined as a movable part of a mechanical cross table, with the adjustment elements of which a rough adjustment is first achieved. Of course, the introduced reasonable to be exposed semiconductor element on a fixed part of the mechanical XY stage in this case.

Fig. 2 zeigt'eine günstige Ausführungsform für die Elemente, deren Längenänderung zur Justierung in der erfindungsgemässen Einrichtung ausgenutzt wird: Ein Element besteht aus zwei Stäben St aus magnetostriktivem Material. Jeder dieser Stäbe Strom fliesst. Die äusseren Enden der Stäbe sind durch Weicheisenteile V miteinander verbunden, so dass die Weicheisen- teile und die Stäbe einen geschlossenen, magnetischen Kreis bilden. In einem praktisch ausgeführten Modell einer erfindungsgemässen Einrichtung hatten die Stäbe eine Länge von etwa 21 cm. Nimmt man an, dass einer der beiden Stäbe aus einem Material mit positiver und der andere aus einem Ma- terial mit negativer Magnetostriktion besteht und nimmt mass ferner an, dass der Stab mit der negativen Magnetostriktion die beiden äusseren Enden der Weicheisenteile V miteinander verbindet, so ergibt sich aufgrund der gewählten SeometriaMen Anordnung zwischen den freien Enden der Weicheisentei- le eine Längenänderung 4i die mit den Längenänderungen der Einzelstäbe in folgendem formelmässigen Zusammenhang steht: 2 XP P + An) .e 1. 2 shows a favorable embodiment for the elements, the change in length of which is used for adjustment in the device according to the invention: One element consists of two rods St made of magnetostrictive material. Each of these bars Electricity flows. The outer ends of the rods are connected to one another by soft iron parts V , so that the soft iron parts and the rods form a closed, magnetic circuit . In a practically executed model of a device according to the invention , the rods had a length of about 21 cm. Assuming that one of the two rods is made of a material with positive magnetostriction and the other is made of a material with negative magnetostriction, and it is also assumed that the rod with negative magnetostriction connects the two outer ends of the soft iron parts V to one another , so The seometriaM arrangement chosen results in a change in length 4i between the free ends of the soft iron parts, which is related to the changes in length of the individual rods in the following formula : 2 XP P + An) .e 1.

In dieser Gleichung ist mit aP die relative Längenänderung des Stabes mit positiver und mit Jan die relative Längen- änderung des Stabes mit negativer Magnetostriktion bezeich- net. Die Grösself1 bezeichnet die Länge der beiden in dem Ausführungsbeispiel gleichlangen Stäbe. Nachstehend soll anhand der Fig. 3 die mit dem in Fig. 2 dargestellten Element im einzelnen erreichbare Längenänderung erläutert werden. In this equation, aP denotes the relative change in length of the rod with positive magnetostriction and Jan denotes the relative change in length of the rod with negative magnetostriction. The size eleven denotes the length of the two rods of equal length in the exemplary embodiment. The length change achievable in detail with the element shown in FIG. 2 will be explained below with reference to FIG. 3.

Wird der Magnetisierungszustand eines ferromagnetisahen Stoffes geändert, so erfährt dieser eine Längenänderung. Dieser Effekt ist als magnetostriktiver Effekt bekannt. Neben der longitudinalen Längenänderung in Richtung den magnetischen Feldes, tritt auch eine tranaversale Ungon# änderung senkrecht zum magnetischen@Feld auf. Der transversale Effekt ist kleiner als der-longitudinale Effekt und das iiorzolohen beider Effekte stets antgegeng®setzt: Wenn im folgenden von Magnetostriktion gesprochen wird, so ist damit immer die longitudinale Längenänderung gemeint: Die relative Längenänderung bei Sättigungsmagnetisierung wird mit Sättigungsmagnetostriktion bezeichnet und liegt fair die meisten ferromagnetisehen Stoffe zwischen 10-6 und einigen 10-5.If the state of magnetization of a ferromagnetic material is changed, it experiences a change in length. This effect is known as the magnetostrictive effect. In addition to the longitudinal change in length in the direction of the magnetic field, there is also a transaversal ungon change perpendicular to the magnetic field. The transversal effect is smaller than the longitudinal effect and the iiorzolohen of both effects is always opposed: When magnetostriction is mentioned in the following, it always means the longitudinal change in length: The relative change in length in the case of saturation magnetization is referred to as saturation magnetostriction and is just that most ferromagnetic substances between 10-6 and some 10-5.

Wegen der geringen mechanischen Festigkeit und schlechten mechanlacheiBearbeitbarkeit von Ferriten, interessieren im vorliegenden fall besonders die metallischen Ferromagnetika. Für einige wo-ichmaanetisohe Stoffe mit hoher Magnetostriktion ist in Fig. 3 die Abhängigkeit der relativen Linienänderung von der magnetischen Feldstärke Hi im Innern dargestellt. Sowohl die Sättigungsmagnetostriktion AS und deren Vorzeichen, als auch der Zusammenhang zwischen Magnetostriktion und magnetischer Feldstärke Hi, sind von der Zusammensetzung des Stoffes und dessen. VorbehaMlur4 ab- hängig. Um den eretgn stellen Anstieg der Lä*enwmwrung susxunuteez%, mttes®n, wie au» gig. 3 er#iohtlioh -ist, im Innern der nsgnetostriktiven Stoffe maftisohe Veldatärken bis zu etwa 50 Oeretedt erzeugt werden. Sollen diese Feld- stärken mit einer möglichst kleinen Amperemindungszahl er- reicht >erden, so muss sich das magnetostriktive Material in einem geschlossenen magnetischen Kreis (möglichst ohne Luftspalt) befinden. Diese Voraussetzung ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 erfüllt. Because of the low mechanical strength and poor machinability of ferrites, metallic ferromagnetics are of particular interest in the present case. For some Wo-ichmaanetisohe substances with high magnetostriction , FIG. 3 shows the dependence of the relative change in line represented by the magnetic field strength Hi inside. Both the saturation magnetostriction AS and its sign, as well as the relationship between magnetostriction and magnetic field strength Hi, depend on the composition of the substance and its. VorbehaMlur4 off pending. Around the eretgn put an increase in the heat warmer susxunuteez%, mttes®n, as well . 3 er # iohtlioh -ist, inside the nsgnetostrictive substances maftisohe Veldatärken up to about 50 Oeretedt can be generated. If these field strengths with the smallest possible Amperemindungszahl ER ranges> ground, then the magnetostrictive material must be in a closed magnetic circuit (preferably without an air gap). This requirement is met in the embodiment according to FIG .

Hei dem Ausführungsbeispiel dienteaals magnetostriktives Ausgangsmaterial 6 mm starke Rundstäbe aua einer Legierung mit etwa 49 % Kobalt, 49 % Eisen und 2 % Vanadium bzw.aus Reinnickel. Für-die Weicheisenteile wurde eine weichmagne- tische Eisenlegierung verwendet. Nach der mechanischen Bearbeitung wurden alle magnetischen Teile ca. 5 Stunden im Wasserstoftstrom bei 8000 C geglüht und anschliessend langsam abgekühlt.In the exemplary embodiment, 6 mm thick round rods made of an alloy with about 49 % cobalt, 49 % iron and 2 % vanadium or pure nickel were used as the magnetostrictive starting material. A soft magnetic iron alloy was used for the soft iron parts. After the mechanical processing , all magnetic parts were annealed in a stream of hydrogen at 8000 C for about 5 hours and then slowly cooled.

Die Längenänderung der magnetostriktiven Blementawurde in Abhängigkeit vom Spulenstrom gemessen. Bei Spulenströmen von I = 50 mA bis I _ 250 mA ändert sich-die Länge der Ele- mente nahezu linear mit dem Spulenatrom. In diesem susnutzbaren Bereich betrug die Längenänderung va. 23 bum. The change in length of the magnetostrictive Blementawurde measured as a function of the coil current. At coil currents of I = 50 mA to 250 mA, I _-the length of the ele- ments changes almost linearly with the Spulenatrom. In this sus-usable area the change in length was above all. 23 bum.

Die elektrische Schaltung für eine erfindungsgemässe Justier- die Erregerspulen erfolgt über eine Konstantstromquelle Sk. Die Drehung des Kreuztisches erfolgt über die Einstellung des Gesamtstromes (IX, + IX2 = Iyl + Iye) mit Hilfe eines Potentiometers PD. Das Potentiometer Po dient zur Einstellung eines unteren Arbeitspunktes mit Spulenströmen von etwa 50 mA. The electrical circuit for an inventive adjustment the excitation coils are provided by a constant current source Sk. The cross table is rotated by setting the total current (IX, + IX2 = Iyl + Iye) with the aid of a potentiometer PD. The potentiometer Po is used to set a lower operating point with coil currents of around 50 mA.

Eine Bewegung des Kreuztisches in X- bzw, Y-Richtung erreicht man durch die Aufteilung des Gesamtstromes in die Teilströme IX, und IX2 bzw. IY1 und"Y2 mit den Potentiometern PX bzw. PY. Die Eigenschaften der erfindungsgemässen Justiervorriohtung, deren Maskenträger die Aufnahme von 4 x 5 Zoll Masken gestattet, die eine ausnutzbare Fläche von 75 mm 0 in der Mitte der Maske aufweisen, wurden unter Benutzung von Elementen gemäss Fig* 2_ geprüft. A movement of the cross table in the X- or Y-direction is achieved by the division of the total current in the partial currents IX, and IX2 or IY1 and "Y2 with the potentiometers PX and PY. The properties of the inventive Justiervorriohtung whose mask support receiving 4 x 5 inch masks, which have a usable area of 75 mm in the center of the mask, were tested using elements according to FIG. 2.

Die Bewegung in X- und Y-Richtung und die Drehung der Maskenaufnahme wurden mit einem Werkzeug-Mesamikroskop gemessen.The movement in the X and Y directions and the rotation of the mask holder were measured with a tool mesa microscope.

Es zeigte sich, dass die an den unbelasteten Elementen ge-messene Längenänderung von 23 bum auf den Maskenträger über- tragen wird. Bei der gewählten Dimensionierung der Bedienungspotentiometer beträgt der Bereich der X- und Y-Bewegung 6 bum und der Bereich der Drehung 1 Minute. Die kleinste einstellbare Bewegung in X- und Y-Richtung betrug etwa 5.10 um und die kleinste einstellbare Drehung betrug etwa 5.10-4 Minuten (3.10'2 Sekunden). Diese Grenze war jedoch aufgrund der Feinheit der verwendeten Potentiometer bedingt und lässt sieh noch untersehreiten.It was found that the change in length of 23 bum measured on the unloaded elements is transferred to the mask wearer. With the selected dimensioning of the operating potentiometer, the range of the X and Y movement is 6 mm and the range of the rotation is 1 minute. The smallest adjustable movement in the X and Y directions was about 5.10 µm and the smallest adjustable rotation was about 5.10-4 minutes (3.10-2 seconds). However, this limit was due to the fineness of the potentiometers used and can still be undercut.

Die zeitliche Konstanz der eingestellten Werte hängt wegen der thermischen Ausdehnung der verwendeten Materialien von der Temperaturkonstanz ab. Der thermische Ausdehnungskoeffizient der magnetodtriktiven Materialien lag bei etwa 10°5/o C.o Das ergab bei der vorliegenden Geometrie eine thermische Längenänderung der magnetostriktiven Verschiebeelemente von ca.. 1,2 /um/oC. Diese Längenänderung bewirkt eine Drehung der Maskenaufnahme um ca. 4 Sekunden/0C.The temporal constancy of the set values depends on the temperature constancy due to the thermal expansion of the materials used. The coefficient of thermal expansion of the magnetodtrictive materials was around 10 ° 5 / oC. With the geometry at hand, this resulted in a thermal change in length of the magnetostrictive displacement elements of approx. 1.2 / um / oC. This change in length causes the mask holder to rotate by approx. 4 seconds / 0C.

Bei besonderen Anforderungen an die zeitliche Konstanz der eingestellten Werte muss deshalb bei einer Justierung von Hand eventuell die Temperatur des magnetostriktiven Kreuztischen konstant gehalten werden. Ausserdem sollen dann auch die_Spulen der Verschiebeelemente so dimensioniert sein, dann die Erwärmung durch ohmsche Verluste- im Innern der Spulen vernachlässigt werden kann. Where special demands on the temporal constancy of the set values, therefore, the temperature may need the magnetostrictive cross tables are kept constant at an adjustment by hand. In addition, the coils of the displacement elements should then also be dimensioned in such a way that the heating due to ohmic losses in the interior of the coils can then be neglected.

Bei einer automatischen Justierung auf elektrischem Wege spielt die Drehung der Maskenaufnahme durch Temperaturänderungen keine Rolle, da sie vom Regelkreis ausgeregelt sind. In the case of automatic adjustment by electrical means , the rotation of the mask holder due to temperature changes is irrelevant, since it is regulated by the control circuit.

Nachstehend soll anhand der Fig. 5 die erreichbare Längenänderung eines elektrostriktiven Elementes abgeschätzt werden, das mit dem in Fig,2 dargestellten magnetostriktiven Element vergleichbar ist. Erzeugt man in einem in Aehsenrichtung polarisierten elektrostriktiven Stab ein achsiales elektri- sches Feld, so ändert dieser seine Länge. Für bekannte elektrostriktive Materialien liegt die mit einer Feldstärke von E = 105 erreichbare relative Längenänderung zwischen 10-5 und 6 # 10'5.In the following , the achievable change in length of an electrostrictive element which is comparable to the magnetostrictive element shown in FIG. 2 is to be estimated with reference to FIG . Is produced in an in Aehsenrichtung polarized electrostrictive a rod achsiales ULTRASONIC electric field, so it changes its length. For known electrostrictive materials , the relative change in length that can be achieved with a field strength of E = 105 is between 10-5 and 6 # 10'5.

Um nicht mit zu hohen Spannungen arbeiten zu müssen, wird bei einer erfindungsgemässen Einrichtung in vorteilhafter Weise die 1n Fis. 5 dargestellte Anordnung der elektrostriktiven Elemente gewählt. Liier sind einzelne dünne Keramikscheiben K mit beidseitigen Elektroden E1 zusammen mit Kontaktplättchen Ko so zu einem Stab St zusammengelötet, dass die Polarisationsrichtung P der Keramikscheiben K immer ab- wechselnd nach oben bzw. unten weist. Zwei solche Eineelstäbe S bilden zusammen mit zwei Querelementen V ein trische Anschluss so ausgeführt werden, dass beim Anlegen einer Spannung jeweils ein Einzelstab seine Länge vergrössert und der andere seine Länge verkleinert und umgekehrt. Die Längenänderung des gesamten Elementes ist dann bei der vor- liegenden Geometrie das Dreifache der Längenänderung des Einzelstabes. In order not to have to work with high voltages 1n Fis at a proposed device in an advantageous manner. 5 selected arrangement of the electrostrictive elements . Liier single thin ceramic disks K are brazed together with double-sided electrode E1 along with contact platelets Ko into a rod St, that the polarization direction P, the ceramic discs K always alternately upward or downward. Two such single rods S form together with two transverse elements V a The electrical connection can be designed in such a way that when a voltage is applied, one individual rod increases its length and the other reduces its length and vice versa. The change in length of the entire element is three times the change in length of the single rod then at the upstream lying geometry.

Besteht ein Einzelstab beispielsweise aus 360 0,5 mm dicken Keramikscheiben und beträgt die angelegte Spannung ± 50 V bzw. ± 105 V/m, so ergibt siah eine Längenänderung des Einzelatabee von a,G = ± (1,8 --- 10,$) /um für verschiedene Ptezokeramiken. Die Längenänderung des gesamten Verschiebe- elementes ist- dann etwa (11---65) /am.For example, if a single rod consists of 360 0.5 mm thick ceramic discs and the applied voltage is ± 50 V or ± 105 V / m, the result is a change in length of the individual data of a, G = ± (1.8 --- 10, $) / um for various ptezo ceramics. The change in length of the entire sliding element is then approximately (11 --- 65) / am.

Die Längenänderung des anhand der Fig. 2 beschriebenen magnetostriktiven Elementes etwa gleicher Länge beträgt . 23 bum. Is the change in length of the magnetostrictive element approximately the same length described with reference to FIG. 2. 23 bum.

Der Vorteil der elektrostriktiven gegenüber der magnetostriktven Anordnung besteht in der grösseren erreichbaren Längenänderung bei gleicher Länge des Elementes, so dass statt der in Fig. 5 dargestellten Anordnung auch ein Einzelstab als Verschiebeelement verwendet werden könnte. The advantage of the electrostrictive arrangement over the magnetostrictive arrangement consists in the greater achievable change in length with the same length of the element, so that instead of the arrangement shown in FIG. 5, a single rod could also be used as the displacement element.

Claims (1)

P a t e n t a n s p r ü o h e 1@1111. . @ .. 1. Einrichtung zur Feinjustierung von Potomaaken gegenüber Halbleiterelementen unter Verwendung atabförmiger, magneto#. striktiver und/oder elektroatriktiver und/oder piezoelektriseher@Elemente, die zur Erzeugung von Längenänderungen mit geeigneten Schaltmitteln zur Zuführung regelbarer Erre- gerströme bzw. -spannungen versehen sind und die einerseits an einem Träger für die Fotomaske und andererseits an einem gegenüber dem Halbleiterelement feststehenden Rahmen befestigt sind, nach Patent . ... ... (Patentanmeldung T 31 500 IXa/5?a). dadurch gekennzeichnet, dass vier Elemente vorhanden und derart angeordnet sind, dass die von ihnen auf den Träger ausge- übten Kräfte bei gleichsinniger Erregung aller Elemente eine Drehung des Trägers bzw. der Maske um einen vorgegebenen Drehpunkt in der Ebene des Trägers und bei gegensinniger Erregung der Elemente eines Elementenpaeres eine Parallelverschiebung des Trägers bewirken. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element aus zwei Stäben aus magnetostriktivem Material besteht, die parallel zueinander in einem Abstand s, vonein- ander verlaufen, wobei das Material des einen Stabes positive Magnetostriktion und das Material des anderen Stabes-negative Magnetostriktion aufweist, dass zwei Weicheisenteile der Länge b ? a vorhanden sind, durch die di-e Enden der Stäbe in der Weise miteinander verbunden sind" dass ein geschlossener magnetischer Kreis entsteht und dass der Stab mit der gerin- geren Magnetostriktion mit-den äusseren Enden der beiden Weicheiaenteile verbunden ist. 3: Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element aus zwei Stäben besteht, von denen jeder aus einer Vielzahl von Scheiben aus elektrostriktivem Material aufgebaut ist, wobei sich jeweils zwischen zwei Scheiben und auf den Oberflächen der äusseren Scheiben als Elektroden die- nende metallische Schichten befinden, die mit den angrenzenden Scheiben elektrisch gut leitend verbunden sind, dass die Po- larisation der einzelnen Scheiben in Richtung der Stabachsen und die Verbindung der einzelnen Elektroden jedes Stabes mit dem positiven bzw. negativen Pol der Erregerspannungsquelle in der Weise erfolgt, dass die in den beiden Stäben hervongerufene Längenänderung jeweils entgegengesetzt ist und dass die Längenänderung beider Stäbe auf als Hebel wirkende Quer- elemente übertragen wird, die die jeweils benachbarten Enden der beiden Stäbe in der Weise miteinander verbinden, dann die Änderungen des Abstanden der freien Enden der Querele- mente grösser sind als die jeweiligen Längenänderungen P -des der beiden Stäbe. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass als magnetostriktives Material ein metallisches Berromagnetikum verwendet wird. 5: Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als metallisches Ferromagnetikum mit negativer Magnetöstriktiön Nickel verwendet wird. 6: Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dann als metallisches Ferromagnetikum mit positiver Magnetoatriktion eine Legierung mit etwa 49 y6 Kobalt, 49 % Eisen und 2 96 Vanadium verwendet wird. P atent claim 1 @ 1111. . @ .. the first device for fine adjustment of Potomaaken over semiconductor elements using atabförmiger, magneto #. striktiver and / or elektroatriktiver and / or piezoelektriseher @ elements gerströme to produce changes in length with suitable switching means for supplying controllable exciter or voltages are provided and on the one hand to a support for the photomask and on the other hand, on a relative to the semiconductor element fixed frame are attached , according to patent . ... ... (patent application T 31 500 IXa / 5? A). characterized in that four elements are provided disposed such that the excluded from them on the support exerted forces in the same direction excitation of all elements a rotation of the carrier or the mask by a predetermined point of rotation in the plane of the carrier and in opposite directions excitation of the Elements of a pair of elements cause a parallel displacement of the beam. 2. Device according to claim 1, characterized in that each element consists of two rods made of magnetostrictive material which run parallel to one another at a distance s from one another , the material of one rod being positive magnetostriction and the material of the other rod being negative Magnetostriction shows that two pieces of soft iron of length b? a are present, through which the ends of the rods are connected to each other in such a way that a closed magnetic circuit is created and that the rod with the lower magnetostriction is connected to the outer ends of the two soft parts . 3: Device according to to claim 1, characterized in that there is that each element consists of two rods, each of which is composed of a plurality of discs made of electrostrictive material, which are respectively located between two discs, and on the surfaces of the outer sheets as electrodes DIE designating metallic layers, which are connected to the adjacent panes with good electrical conductivity , that the polarization of the individual panes in the direction of the rod axes and the connection of the individual electrodes of each rod with the positive or negative pole of the excitation voltage source takes place in such a way that the two The change in length caused by the rods is opposite in each case and that the lengthsä The change in both bars is transmitted to cross elements acting as levers, which connect the adjacent ends of the two bars to one another in such a way that the changes in the distance between the free ends of the cross elements are greater than the respective changes in length P of the two Bars. 4. A device according to claim 1 and 2, characterized in that a metallic net gekennzeich- Berromagnetikum is used as a magnetostrictive material. 5: Device according to claim 4, characterized in that nickel is used as the metallic ferromagnetic material with negative magnetic estrictiveness. 6: Device according to claim 4, characterized in that an alloy with about 49 y6 cobalt, 49 % iron and 2 96 vanadium is used as the metallic ferromagnetic material with positive magnetoatriction.
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