DE2329712A1

DE2329712A1 - Anordnung zum kompensation von laengenaenderungen

Info

Publication number: DE2329712A1
Application number: DE2329712A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Eisenkopf
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1973-06-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2233602A1; US3916528A; JPS5023655A; FR2233602B3

Description

UwarZaMim· A 1928/b 2791 633 Watilar,am. 8. Juni 1973

Pat St/Pe

Anordnung zur Kompensation von Längenänderungen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur meßtecnnisohen Kompensation von unterschiedlichen Längenänderungen zwischen zwei in mindestens einer Koordinatenrichtung relativ zueinander meßbar verschiebbaren Geräteteilen.

Es ist bekannt, zur Messung der Verschiebung von zwei Geräteteilen zueinander auf einem der Geräteteile eine Maßverkörperung anzubringen und deren Maße von dem anderen Geräteteil aus durch ein geeignetes Beobachtungsgerät aufzunehmen. Mauverkörperung und Beobachtungsgerät werden zusammen als Positionswertgeber bezeichnet. Xn der optischen Präzisions- und Feinmeßtechnik haben sioh insbesondere auf der fotoelektrisohen Abtastung von Gitterteilungen oder auf der Modulation von an bewegten Gittern gebeugtem Licht beruhende Gittergeber bewährt.

Da mindestens eines der relativ zueinander verschiebbaren Geräteteile häufig ein Meßobjekt oder ein Bearbeitungswerkzeug trägt, ist es im allgemeinen nicht möglieb., die Verschiebung direkt am Ort des Meßobjekteβ zu messen. Zur Einhaltung des Abbesohen Prinzips bemüht man sich aber, einen Aufbau zu wählen, bei den die zu messende Streoke die geradlinige Fortsetzung der als Maßstab dienenden Teilung ist.

Soll nach diesem Meßprinzip beispielsweise ein auf dem verschiebbaren Geräteteil angeordnetes Objekt bezüglioh eines auf dem feststehenden Geräteteil befindlichen Bearbeitungewerkzeugs oder beispielsweise einer optischen Projektionseinrichtung positioniert werden, so 1st zu beachten, daß

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beide Oeräteteile zwischen dem Positionswertgeberort und der eigentlichen Meßstelle (Meßobjekt) aufgrund von Temperatursohwankungen unteraohiedliche Längenänderungen erfahren können. Das bedeutet, daß die zueinander zu positionierenden Teile bei demselben Meßwert des Positionswertgebers durchaus eine unterschiedliche Lage zueinander haben können. Diese Lageabweichung kann zwar durch geeignete Werkstoffauswahl sehr gering gehalten werden, 1st aber beispielsweise bei der Maskenherstellung für die Halbleiterfertigung nicht zu vernachlässigen. Hier können sogar Inhomogenitäten im Werkstoffgefüg· bei an sich gleichem Werkstoff für die beiden Geräteteile störend sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, die sich aus einer untersohiedliohen Längenänderung von zwei relativ zueinander meßbar verschiebbaren Geräteteilen ergebende Unsicherheit bei der gegenseitigen Positionierung zu verkleinern.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß mit den beiden Geräteteilen in Meßriohtung zwL voneinander unabhängige Positionβ-wertgeber gekoppelt sind und diesen eine Einrichtung zur Bildung des Mittelwertes aus den beiden Positionswerten zugeordnet ist. Al· Positionswertgeber können zwei identische Gittergeber vorgesehen sein. In einer speziellen AusfUhrungsform kann eines der beiden Geräteteile ein Kreuztisch sein, bei dem die Positionewertgebar symmetrisch zur Kreuzt!sohmitte auf diesem angeordnet sind.

Der Fortschritt der neuen Anordnung liegt darin, daß nioht mehr die Jeweilige Stellung eines Posltionswertgebers als Bezugsmarke für die Positionierung verwendet wird, sondern al· Poeitionswert der Mittelwert aus zwei unabhängigen Messungen rechts und links der Stelle dient, die positioniert werden soll. Bezogen auf den gemittelten Positionswert

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wirken sich Längenänderungen symmetrisch aus. Das bedeutet aber, daß bei Positionierung auf einen bestimmten Mittelwert Längenänderungen automatisch kompensiert sind.

Anhand des in der Zeichnung se nematisch, dargestellten Beispiels soll die Erfindung erläutert werden. Es wird dabei die Positionierung einer Photoplatte unter einer Projektionseinrichtung beschrieben, wie βie für die Herstellung von Masken für die Halbleiterfertigung benötigt wird.

Ein Tisch 1, der auf einer Grundplatte 2 verschiebbar gelagert ist und über nicht dargestellte Stellmittel in Pfeilrichtung in verschiedene Positionen gefahren werden kann, trägt eine Photoplatte 3. Über der Photoplatte befindet sich eine Projektionseinrichtung k, die in einer Brücke 5 gehalten wird. Die Brücke 5 ruht auf Stützen 6, 7, die mit der Grundplatte 2 fest verbunden sind. Die Lager 8, 9 der Brücke sind so ausgebildet, daß die Brücke auf der Stütze 6 ortsfest aufliegt, auf der Stütze 7 aber in Richtung der Verschiebung des Tisches 1 auswandern kann. Durch TemperaturSchwankungen bewirkte Längenänderungen der Brücke führen daher nicht zu Verspannungen.

Symmetrisch zur Mitte 10 des Tisches 1 sind auf diesem in Verschieberichtung .zwei Positionswertgeber 11, 12 angeordnet. Die als Gitter ausgebildeten zugehörigen Maßverkörperungen 13t 1Ί sind in derselben Ebene, in der sich die Photoschicht der Photoplatte 3 befindet, mit der Brücke 5 fest verbunden. Die von den Positionswertgebern 11, 12 aufgenommenen Positionswerte sind dureti die strichpunktierten Linien 15» 16 gekennzeicb.net. Sie werden als elektrische Signale über Leitungen 17, 18 einem Mittelwertbildner 19 zugeführt. Dieser Mittelwert kann angezeigt werden oder als Stellwert über einen Soll-Ist-Vergleicher zur Steuerung des nicht dargestellten Stellmittels für den Tisch 1 dienen.

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Die Kompensation unterschiedlicher Längen&usdehnungen des Tisches 1 und der Brücke 5 durch die neue Anordnung wird durch folgende Überlegungen deutlich.

In der in der Zeichnung dargestellten Zuordnung zwischen der Projektionseinrictitung 14 und der Photoplatte 3 wird eine nicnt dargestellte Vorlage in Richtung der optischen Achse 20 der Projektionseinrichtung \h auf die Photoplatte 3 abgebildet. Wird beispielsweise die Position des Tisches 1 über die Positionsangabe des Gebers 11 festgehalten, so ist unmittelbar einsichtig, daß bei einer unterschiedlichen Längenänderung der Brücke 5 ^und des Tisches 1 zwischen den Linien 15 und 20 eine wiederholte Abbildung der Vorlage auf der Photoplatte 3 gegenüber der ersten Abbildung verschoeben ist. Wählt man dagegen als Positionswert des Tisches 1 den Mittelwert der vonöen beiden Gebern 11 und 12 angezeigten Werte, so wird sich dieser bei einer unterschiedlichen Längenänderung von Brücke 5 und Tisch 1 ändern, wenn man sich beispielsweise weiterhin den Positionswert des Gebers 11 festgehalten denkt. Man erhält also eine Anzeige flir die Längenänderung und kann durch Verschieben des Tisches 1 auf den zuerst gemessenen getnittelten Positionswert eine reproduzierbare Abbildung auf der Photoplatte 3 erhalten.

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Claims

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Patentansprüche

.J Anordnung zur meßtechnischen Kompensation von unterschiedliehen Längenänderungen zwischen zwei in mindestens einer Koordinatenrichtung relativ zueinander meßbar verschiebbaren Geräteteilen, dadurch gekennzeichnet, daß mit den beiden Geräteteilen (1; 5) in Meßricntung zwei voneinander unabhängige Positionswertgeber (11, 13» 12, 14) gekoppelt sind und diesen eine Einrichtung (19) zur Bildung des Mittelwertes aus den beiden Positionswerten (Ι5ί 16) zugeordnet ist.
2. Anordnung naen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionswertgeber zwei identische Gittergeber (11, 13; 12, 14) vorgesehen sind.

3» Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Geräteteile ein Kreuztisch ist und die Positionswertgeber symmetrisch zur Kreuztischmitte auf diesem angeordnet sind.

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