DE29907533U1 - Gerät, insbesondere Arbeitstisch für einen Projektor - Google Patents

Gerät, insbesondere Arbeitstisch für einen Projektor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, insbesondere einen Arbeitstisch für Projektionsapparate, mit dem ein Einstellen, ein Indeckung-Bringen und ein Verschieben realisierbar ist. Dieses Gerät kann insbesondere als Arbeitstisch für Projektionsgeräte für verringerte Abbildungen genutzt werden (z.B. für Elektronenbündelretentionssysteme, sowie auch fiir Einrichtungen für Strukturforschungen mit Abfühlsondenmikroskopen).
2. Beschreibung des Standes der Technik.
Ein extragenaues Gerät zum Einstellen, Decken und Verschieben, welches fiir die o.g.
Dr, LOESENBECK (1980) · DIPL.-ING. STRACKE · DIPJj-Jfclg.^glESgiygECKl-pATE^mNyyALTE - BIELEFELD
Anmeldetext vom 26.04.99 Seite 2
Systeme benutzt wird, erfordert einerseits eine Genauigkeit der Einstellung und der Deckung in der Größenordnung von 0,001 &mgr; und andererseits eine. Dieses Gerät ist aus der US 4-575-942 bekannt. Dieses bekannte Gerät zur Einstellung und Verschiebung hat eine vierstufige Struktur, wobei anstelle des üblichen zweidimensionalen Gerätes für genaue Einstellungen längsseits von Achsen X und Y eine genaue Platte benutzt wird, die auf einem groben Schlitten durch biegsame Anlagen festgehalten wird und von mindestens drei linearen Antrieben in Bewegung gesetzt wird.
3. Kurze Darstellung der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, eine Gerät der eingangs genannten Art mit einem möglichst einfachen Aufbau zu schaffen. Ein weiteres Ziel ist es, ein Gerät für Verschiebungen in 2 Richtungen zu schaffen, welches ermöglicht, den Abstand, bzw. die Größe des Gebiets genau zu definieren.
Das angegebene Ziel wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 erreicht.
Es wird ein Zwei-Niveau-Gerät geschaffen, das aus einem 1. Niveau (1. Stufe - ein extragenauer Dimensionentisch aus einem Gerätz für lineare Versetzungen mit flexiblen Gliedern) und einem 2. Niveau besteht (2. Stufe - ein extragenaues 6-stufiges Gerät, welches Versetzungen in den Koordinatenrichtungen X, Y, Z, OX, OY, OZ ermöglicht).
Nach der Erfindung wird ein extragenaues Gerät zur Einstellung, Deckung und Ver-Schiebung in zwei Richtungen entwickelt, in dem anstatt des üblichen zweidimensionalen Geräts für genaue Einstellungen längsseits von Achsen X und Y ein zusätzliches 6-stufiges Gerät benutzt wird, welches von einem der Schlitten des Dimensionentisches mit Kipplagern festgehalten wird, und mindestens von sieben linearen Antrieben
Dr. LOESENBECK (1980) · DlPL-ING. STRACKE · DIPJ^-JN(S11Le)ESEIyBECK:- PATENTANWÄLTE - BIELEFELD
Anmeldetext vom 26.04.99 Seite
in Bewegung gesetzt wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
5
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gerätes;
Fig. 2 und 3 Einzeldarstellungen erfindungswesentlicher Elemente des Gerätes aus Fig. 1; und
Fig. 4 ein kinematisches Schema einer Antriebskonstruktion für die Erfindung.
__ I
4. Beschreibung der bevorzugten Konstruktion
Von Bauart her ist der 2-Dimensionentisch in Form 2 gleichartigen eindimensionalen linearen Versetzungsgeräten mit flexiblen Gliedern ausgeführt. Das Gerät für die eine Dimension ist auf dem beweglichen Teil des Geräts installiert, fur die andere Dimension - mit Wendung einander gegenüber um 90°. Der Dimensionstisch versetzt das 6-stufige Gerät an Koordinaten X, Y mit Einstellungsgenauigkeit ±0,1 &mgr; für Entfernungen ±100 mm. Auf der Zeichnung 2 ist das kinematische Schema von einer der Koordinaten der ersten Stufe dargestellt. Das Vorhandensein von 2 Weggebern, die an der Ein- und der Ausgangswalze 5 des Reduziergetriebes 4 plaziert sind, ist eine Besonderheit des kinematischen Schemas des Geräteantriebs. Der Geber 2 wird für die Steuerung des Antriebs durch den Elektromotor 1 benutzt, und der Geber 6 funktioniert im Indikatorenbetrieb zwecks Messung der Wendewinkel unmittelbar des Arbeitsglieds des Geräts. Dabei wird angenommen, daß die vorgespannten nichtdeformierbare flexible Glieder des Bandreduziergetriebes, welche die Versetzung von der Ausgangswalze des Reduziergetriebes 5 zum beweglichen Rahmen 9 übergeben, die als letztes Arbeitsglied auftritt, keine Abweichungen in Versetzungsübergabe einbringen.
Konstruktionsgemäß sind in jedem der zwei Eindimensionsgeräten mehrspurige Laufbahnen mit großer Anzahl von Kugeln, getrennt durch Separater, angewendet. Bei einer entsprechenden Wahl von technologischen und Konstruktionsparametern, wie die Steifheit jeder Spur (Rinne) , biegsame Eigenschaften der Grundlage und Auflagen der Spuren, Kugelanzahl und andere, ist vorgesehen, eine Geradlinigkeit der Bewegung mit Genauigkeit von ±0,05 &mgr; zu erreichen.
Konstruktionsgemäß stellt das extragenaue Gerät für Einstellung, Deckung und Verschiebung ein elektromechanisches Gerät dar, welches aus folgenden Komponenten besteht: dem oberen und dem unteren beweglichen Rahmen, der Grundlage, dem Sachtisch, auf dem eine Wafer installiert ist, die mit Hilfe von linearen Elektroantrieben Verschiebungen an den Koordinaten X, Y, Z und Wenden um die Achsen OX, OY, OZ ermöglicht. Dieses Gerät ermöglicht, eine automatische kaderweise Deckung von Markzeichen der Photomaske mit den Markzeichen der Wafer in Einrichtung für Projektionsphotolythographie (bzw. Projektionslaserographie), sowie auch das Multiplizieren von Abbildungen der Chiptopologien (Große Integrierte Schaltkreise, Extragroße Integrierte Schaltkreise) mit hohegenauen Dichte der Mikroelementpositionen in Größenordnungen 0,01 &mgr; zu realisieren.
Das kinematische Schema des Geräts für Einstellung, Deckung und Verschiebung ist auf der Zeichnung 3 dargestellt.
In den bewegungslosen Ständern (pos.ll), die an einem der beweglichen Schlitten des Dimensionstisch fixiert sind, sind vier biegsame Gelenke (pos. 15) aufgebaut, auf denen der bewegliche untere Rahmen (pos. 1) aufgehängt ist. Durch die biegsamen Gelenke (pos. 12) ist der bewegliche Rahmen mit der Grundlage (pos.2) verbunden. Auf diese Art und Weise versetzen sich der Sachtisch (pos.8) zusammen mit der Grundlage
(pos.2) und dem beweglichen Rahmen (pos.l) beim Einschalten des Elektroantriebes (pos.13) an der Achse Y. Bein Einschalten des Elektroantnebes (pos. 14) beginnt die Grundlage (pos.2) sich auf biegsamen Gelenken relativ zum beweglichen Rahmen (pos. ]) in Richtung der X-Achse zu versetzen. So versetzen sich der Sachtisch (pos.8) zusammen mit der Platte (Maske) (pos.5) auf der Ebene XOY (horizontale Ebene) beim Einschalten des Elektroantriebes (pos.13 und 14). Beim Gleichzeitigen Einschalten von allen drei Elektroantrieben der Position 4 (A, B, C) zwecks Aufhebung, bzw. Senkung versetzt sich der obere bewegliche Rahmen (pos.6) zusammen mit dem Sachtisch (pos.8) und der Platte (pos.5) an der Z-Achse. Bei Vergabe von der gleichen Impulsanzahl am Elektromotor an Elektroantriebe (pos.4) zwecks Aufhebung, bzw. Senkung versetzt sich der Sachtisch zusammen mit der Platte flachparallel entlang der Z-Achse. Bei gleichzeitiger Eingabe vom gleichen Steuerungssignal am Elektromotor der Positionen 4 (B) und 4 (C) für Aufhebung und am Elektroantrieb 4 (A) für Senkung wird sich der bewegliche Rahmen (pos.6) zusammen mit dem Sachtisch (pos.8) und der Platte (pos.5) um die OX-Achse wenden. Wenn die Elektroantriebe der Position 4 (A) für Aufhebung und der Position 4 (B) und 4 (C) für Senkung eingeschaltet werden, so wird sich der bewegliche Rahmen zusammen mit dem Sachtisch und der Platte umgekehrt wenden. Um den Sachtisch mit der Platte um die Y-Achse zu wenden, ist es nötig, an den Elektroantrieb in Position 4 (B) das Aufhebesignal und dasselbe Signal für Senkung an den Elektroantrieb in Position 4 (C) einzugeben, dabei bleibt der Elektroantrieb in Position 4 (A) unbeweglich. In diesem Fall wird sich der Rahmen (pos.6) zusammen mit dem Sachtisch (pos.8) und der Platte um die OY-Achse wenden. Bei Bewegungsumkehr von Elektroantrieben in Positionen 4 (B) und 4 (C) wird die Wendung um die OY-Achse umgekehrt geschehen. Um den Sachtisch (pos.8) mit der Platte (pos.5) um die OZ-Achse zu wenden, ist es nötig Signale zur Ausfuhr von Stangen an die Elektroantriebe in Position 3 (A) und 3 (B) einzugeben. Dann wird sich der Sachtisch (pos.8) mit der Platte in biegsamen Gelenken (pos.7) relativ der OZ-Achse wenden. Bei Bewegungsumkehr von Elektroantrieben in Positionen 3 (A) und 3 (B) wird die Wendung des Sachtisches (pos.8) mit der Platte um die OZ-Achse umgekehrt geschehen. So wird die Plattenfläche (pos.5) automatisch in der Abbildefläche des optischen Systems ausgerichtet (die Markenzeichen decken einander). Alle sieben lineare Elektroantriebe im Deckungssystem sind gleichartig gebaut. Da alle beweglichen Glieder in diesem Gerät starr aneinander gekuppelt sind, und sämtliche Versetzungen in biegsamen Gelenken passieren, so verläuft die Versetzung des Sachtisches mit der Photoplatte ohne Spielraum in jeder der angegebenen Richtungen.
Betrachten wir jetzt mehr präzise die Konstruktionsausführung von Elektroantrieben für lineare Versetzungen. Das kinematische Schema ist auf der Zeichnung 4 dargestellt. Konstruktionsgemäß stellt der Elektroantrieb ein dreistufiges Hebelgetriebe dar, die im nichtbeweglichen Gehäuse platziert ist. Der Sektor des Schneckenrads 9, die Rolle 8, das Bands 14, die Schiene 15, das Band 2 und der Hebel 7 bilden die erste Stufe des Hebelsystems. Der Hebel 7, die Stange 6 und der Hebel 5 bilden die zweite Stufe, und der Hebel 5 und die Stange 3 bilden die dritte Ausgangsstufe des Hebelsystems. Der unterstützende Hebel 4 dient der Übergabe von linearen Versetzung an die Ausgangsstange. Falls wir in Betracht ziehen, daß das Übertragungsverhältnis der ersten Stufe gleich 5 ist, der zweiten - 10, und der dritten Stufe - 10, so ist das Gesamtübertragungsverhältnis des Hebelsystems gleich 500. Wenn wir annehmen, daß
• ·
ii
das Übertragungsverhältnis des Schneckenpaares bei einer Einvvegsschnecke gleich 100 ist, und der Sektor des Schneckenrads 60° scharf ist, so wird die Ausgangsstange beim Wenden des Elektromotors um 1,8° um 30 nm versetzt Beim Drehen des Sektors 9 des Schneckenrads 9 um 60° wird sich die Schnecke 16,6 Mal drehen, und das Ausgangsglied wird sich um 0,1 mm versetzen. Beim Einschalten des Elektromotors 11 wird die Drehung mittels der Gelenkbuchse 10 an die Schnecke 12 übergeben. Weiter durch den Sektor des Schneckenrades 9 wird die Drehung an die Rolle 8 übergeben. Die Rolle 8 dreht sich (nach der Pfeilrichtung) und beginnt das Band 14 aufzurollen und das Band 2 abzuspullen. So versetzt sich die Schiene 15 nach oben, dreht den Hebel 7, der mittels der Stange 6 den Hebel 5 dreht. Während sich der Hebel 5 dreht, versetzt der die Stange 3 (Ausgangsglied) nach oben. Bei der Veränderung der Drehrichtung des Elektromotors Il wird sich das Ausgangsglied 3 umgekehrt versetzen. Zwecks Ausschluß von Spielraum im Schneckenantrieb wird der Sektor des Schneckenrads 9 geschlitzt und mittels Bänder 14, die auf die Schienen 15 gespannt sind, ausgeführt. Die Betriebsflächen des Sektors des Schneckenrads pressen sich an die Betriebsflächen der Schnecke. Die sämtlichen Gelenke des Hebelsystems sind biegsam, und die beweglichen Glieder sind aneinander gekuppelt. Man könnte annehmen, daß in diesem Elektroantrieb kein Spielraum vorkommt.
Kurzgefaßt schafft die Erfindung ein extragenaues Gerät für Einstellung, Deckung und
Verschiebung, speziell auf das Gerät, welches als Arbeitstisch für Projektionsgeräte für verringerte Abbildungen, für Elektronenbündelnretentionssysteme, sowie auch für Einrichtungen für Forschungen von verschiedenen Staikturen mittels Abfühlsondenmikroskopen benutzt wird.
Diese Erfindung hat zum Ziel, eine Konstruktion für ein extragenaues Gerät für Einstellung, Deckung und Verschiebung zu schaffen. Ein anderes Ziel ist, ein extragenaues Gerät für Verschiebungen in 2 Richtungen zu schaffen, welches ermöglicht, den Abstand, bzw. die Größe des Gebiets genau zu definieren.
Das Gerät besteht aus einem 2-Dimensionentisch für genaue Einstellungen und Versetzungen, sowie aus einem extragenauen Deckungsgerät, welches auf einem der Schlitten des Dimensionstisch mit biegsamen Gelenkstützen festgehalten und durch mindestens sieben lineare Antriebe in Bewegung gesetzt wird.
Von Bauart her ist der 2-Dimensionentisch in Form von 2 gleichartigen eindimensionalen linearen Versetzungsgeräten mit flexiblen Gliedern ausgeführt. Das Gerät für die eine Dimension ist auf dem beweglichen Teil des Geräts installiert, für die andere Dimension - mit Wendung einander gegenüber um 90°. Der Dimensionstisch versetzt das 6-stufige Gerät an Koordinaten X, Y mit Einstellungsgenauigkeit ±0,1 &mgr; für Entfernungen ±100 mm.
Das Gerät für Einstellung, Deckung und Verschiebung stellt ein elektromechanisches Gerät dar, welches aus folgenden Komponenten besteht: dem oberen und dem unteren beweglichen Rahmen, der Grundlage, dem Sachtisch, auf dem eine Wafer (ein beliebiges Forschungsobjekt) installiert ist, die mit Hilfe von linearen Elektroantrieben Verschiebungen an den Koordinaten X, Y, Z und Wenden um die Achsen OX, OY, OZ in Größenordnung von 0,01 &mgr; bei Abständen ±0,1 mm ermöglicht.

Claims (14)

1. Gerät, insbesondere Arbeitstisch für Projektionsapparate, mit dem ein Einstellen, ein Indeckung-Bringen und ein Verschieben realisierbar ist, welches folgendes aufweist:
- vorzugsweise einen Zweidimensionentisch (8) für Einstellungen und Versetzungen und
- ein Indeckungs-Bringgerät zum Indeckung-Bringen von Markierungen, das auf einem Schlitten des Dimensionentischens mit biegsamen Gelenkstützen gehalten und durch mehrere, vorzugsweise sieben, Antriebe bewegbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweidimensionentisch (8) für lineare Versetzungen in zwei Richtungen ausgelegt ist und Antriebe mit flexiblen Gliedern für Versetzungen und Einstellungen in diesen zwei Richtungen aufweist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Indeckung-Bringen und Einstellen hochgenaue Verschiebungen und ein Wenden in drei Koordinaten relativ zum Dimensionentisch zuläßt.
4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsgerät für das Gerät zum Indeckung-Bringen und Einstellen auf dem wenigstens einem Schlitten des Zweidimensionentischs (8) vorgesehen ist, welches vorzugsweise die vier biegsamen Gelenke umfaßt, an denen ein beweglicher Rahmen (1) und eine Basis-(Grund-)lage (2) befestigt sind.
5. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe als gleichartige lineare Elektroantriebe ausgelegt sind, welche dazu ausgelegt sind, den Dimensinstisch (8) zusammen mit einer an ihm installierten Platte (5) hochgenau in sechs Koordinaten X, Y, Z und OX, OY, OZ zu bewegen.
6. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der sieben linearen Antriebe zusammen mit dem beweglichen unteren Rahmen und der Basislage das Gerät für extragenaue Verschiebungen in Richtung der Koordinaten X und Y bilden.
7. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei der sieben linearen Antriebe an der Basislage befestigt sind und den oberen beweglichen Rahmen in Bewegung setzen, so daß sie ein Gerät für extragenaue Verschiebungen an der Z-Achse und Neigungen an den Achsen OX, OY ausbilden.
8. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der sieben linearen Antriebe an dem oberen beweglichen Rahmen befestigt sind und einen Wendetisch an der OZ-Achse darstellen.
9. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Antriebe einen Elektromotor und ein dreistufiges Hebelgetriebe aufweisen.
10. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtübertragungsverhältnis des Hebelgetriebes fünfhundert beträgt.
11. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Weggeber an einer Ein- und einer Ausgangswalze (5) des Getriebes (4) angeordnet sind.
12. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Geber (2) für die Steuerung des Antriebs durch den Elektromotor ausgelegt ist und daß der weitere Geber (6) im Indikatorenbetrieb zur Messung der Wendewinkel des Arbeitsglieds des Geräts ausgelegt ist.
13. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwei Eindimensionsgeräten mehrspurige Laufbahnen mit einer Vielzahl von Kugeln, getrennt durch Separiervorrichtungen, vorgesehen sind.
14. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Komponenten: dem Rahmen aus einem oberen und einem unteren beweglichen Rahmenabschnitt, der Basislage, dem Sachtisch zum Anordnen einer Untersuchungsprobe, der mit Hilfe von linearen Elektroantrieben ein Verschiebungen in Richtung der Koordinaten X, Y, Z und ein Drehen um die Achsen OX, OY, OZ ermöglicht.
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