DE3441621C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einstellvorrichtung ist aus der DE-OS 26 49 687 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird eine auf einem Objektträger angesaugte Probe mittels mehrerer piezoelektrischer Stäbe entsprechend einem Ermittlungsergebnis einer pneumatischen Fühlereinrichtung derart positioniert, daß sich die Probe im Bildbereich eines optischen Systems befindet, wobei diese Positionierung nicht in jedem Fall zufriedenstellend durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine Fläche eines Objekts schnell und präzise in die Abbildungsebene eines optischen Systems eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch die Steuerung der tatsächlichen Verschiebung mittels der zweiten Meßeinrichtung zusammen mit der ersten Meßeinrichtung wird das Lageregelsystem stets kontrolliert und dadurch eine äußerst schnelle und präzise Einstellung einer Objektfläche in die Abbildungsebene eines optischen Systems erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Projektions-Belichtungsgeräts, bei dem die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung anwendbar ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Draufsicht von Relativlagen von Luft- Mikrosensoren in bezug auf ein Halbleiterplättchen,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Steuersystems der in Fig. 2 gezeigten Einstellvorrichtung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Servosystems der in Fig. 2 gezeigten Einstellvorrichtung,

Fig. 6A bis 6C Kurvenformen von Änderungen von Servosteuerungs-Ausgangssignalen in Abhängigkeit von der Lage eines Halbleiterplättchens,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Halbleiterplättchen, die Anordnung von Belichtungsflächen sowie die Relativlagen der Düsen von Luft-Mikrosensoren,

Fig. 8 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Steuersystems der in Fig. 8 gezeigten Einstellvorrichtung.

In der Fig. 1 ist ein Beispiel eines Verkleinerungsprojektion- Belichtungsgeräts gezeigt, bei dem die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung anwendbar ist und das ein optisches Beleuchtungssystem 10 zum Konvergieren von Maskenbeleuchtungslicht aufweist, das von einer Lichtquelle 10 a abgegeben wird. Eine Maske 1 mit einem Integrationsschaltungsmuster wird von einer Maskenaufnahme 2 gehalten. Das Schaltungsmuster der Maske 1 wird mittels einer Verkleinerungs- Projektionslinse 3 auf ein nachfolgend vereinfacht als Plättchen bezeichnetes Halbleiterplättchen 4 projiziert, das eine lichtempfindliche Schicht trägt. Das Plättchen 4 wird durch einen Plättchentisch 5 in einer Ebene (XY-Ebene) bewegbar gehalten, welche zu der optischen Achse der Projektionslinse 3 senkrecht liegt. An dem Plättchentisch 5 ist eine sog. (in dieser Figur nicht gezeigte) Plättchen- Z-Einheit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung angebracht, die zum Bewegen des Plättchens 4 in der Richtung der optischen Achse der Projektionslinse bzw. in der Richtung der Z- Achse dient.

Die Fig. 2 zeigt die Gestaltung der Z-Einheit und deren Relativlage bezüglich der Projektionslinse 3. Gemäß dieser Figur wird das Plättchen 4 von einem Spannfutter bzw. einer Plättchenaufnahme 20 gehalten. Ein elektrostriktives Element wie z. B. eine piezoelektrisches Element bzw. eine Piezovorrichtung 23 ist derart angebracht, daß ein Ende in Andruckberührung mit der Plättchenaufnahme 20 und ein Ende in Andruckberührung mit der Unterseite eines Behälters für die Piezovorrichtung 23 steht, so daß die Plättchenaufnahme 20 durch eine Ausdehnung oder Zusammenziehung der Piezovorrichtung 23 in deren Längsrichtung gemäß der Darstellung in dieser Figur bewegbar ist. Ein Hebel 27 ist derart angebracht, daß er über den Behälter für die Piezovorrichtung 23 ein Sockelteil 21 der Plättchenaufnahme 20 in Längsrichtung gemäß dieser Figur in bezug auf einen Plättchenaufnahme-Halter 24 bewegt. Der Halter 24 ist fest an dem Plättchentisch 5 (Fig. 1) angebracht. Zum genauen Bewegen des Sockelteils 21 in der Richtung der Z-Achse in bezug auf den Halter 24 dienen Kugellagerführungen 25 und 26.

An dem Halbleiter 24 ist eine Mutter 28 befestigt, die mit einer Gewindestange 29 in Eingriff steht. An der Gewindestange 29 ist ein Zahnrad 30 befestigt, das mit einem Zwischenrad 31 kämmt. Das Zwischenrad 31 kämmt seinerseits mit einem Zahnrad 32, das an der Ausgangswelle eines Schrittmotors 33 befestigt ist. Die Drehung des Schrittmotors 33 wird über die Räder 32, 31 und 30 zu der Gewindestange 29 übertragen, so daß diese dreht und sich in ihrer Längsrichtung gemäß der Darstellung in dieser Figur bewegt. Die Längsbewegung der Gewindestange 29 wirkt auf ein Ende des Hebels 27 ein, wodurch die Oberfläche des Plättchens 4 zu einer Lage bewegt wird, die mit der Abbildungsebene der Projektionslinse 3 übereinstimmt.

Ein Wirbelstrom-Lagedetektor 22 dient zum Messen des Ausmaßes der Verstellung durch die Piezovorrichtung 23 und ist an dem Sockelteil 21 befestigt. Mit dem Lagedetektor 22 wird der Abstand zwischen dem Sockelteil 21 und der Plättchenaufnahme 20 gemessen. Mit 34 und 35 sind in Fig. 2 Düsen von Luft-Mikrosensoren bezeichnet, die an der Projektionslinse 3 befestigt sind. Mit jedem der Luft-Mikrosensoren kann der Abstand zur Plättchenoberfläche durch Änderungen der Durchflußleistung oder des Gegendrucks von aus der Düse ausgeblasener Luft gemessen werden.

Die Lageverhältnisse zwischen der Projektionslinse 3, den Düsen von Luft-Mikrosensoren 34 bis 37 und dem Plättchen 4 sind in Fig. 3 gezeigt. Diese Luft-Mikrosensoren sind an dem Außenumfang der Projektionslinse 3 unter im wesentlichen gleichen Winkelabständen angebracht, so daß sie längs des Außenumfangs der Projektionslinse 3 unter jeweils gegenseitigen Winkelabständen von ungefähr 90° angeordnet sind. An jeder Düse 34 bis 37 der Luft-Mikrosensoren kann der Abstand zur Oberfläche des Plättchens 4 gemessen werden. Wenn die Abstände von den Stirnflächenteilen der Projektionslinse 3 zu den Oberflächenteilen des Plättchens 4 gemäß der Messung mittels der Düsen bzw. Mikrosensoren 34 bis 37 mit d₁, d₂, d₃ und d₄ bezeichnet werden, kann ein mittlerer Abstand ausgedrückt werden durch:

(d₁ + d₂ + d₃ + d₄)/4.

Wenn der Abstand zwischen der Brennebene der Projektionslinse 3 und der Stirnfläche der Projektionslinse 3 mit d₀ bezeichnet wird, ergibt sich eine Bewegungsstrecke Δ d, die dafür erforderlich ist, das Plättchen mit dem Z-Mechanismus in eine Lage zu bewegen, bei der es mit der Brennebene der Projektionslinse 3 übereinstimmt, aus der Gleichung:

Δ d = d₀ - (d₁ + d₂ + d₃ + d₄)/4

Durch eine solche Bewegung kommt die mittlere Oberfläche des Plättchens mit der Brennebene der Projektionslinse 3 in Übereinstimmung.

Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Stellsteuersystems der Einstellvorrichtung gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt. In der Schaltung nach Fig. 4 dient eine Mikroprozessoreinheit bzw. ein Mikroprozessor (MPU) 40 zum Ausführen von verschiedenartigen Unterscheidungs- bzw. Erkennungsvorgängen und zur Abgabe von Befehlen entsprechend den herrschenden Bedingungen. Ein Register 41 ist zum Speichern von verschiedenerlei vom Mikroprozessor 40 zugeführter Befehlsinformation hinsichtlich der Richtung, des Ausmaßes, der Geschwindigkeit und dergleichen der Drehung des Schrittmotors 33 ausgebildet. Entsprechend den aus dem Register abgegebenen Befehlsinformationen führt eine Schrittmotor-Steuerschaltung 42 eine Steuerung des Schrittmotors 33 aus.

Bei einem Anfangszustand besteht zwischen der Oberfläche des Plättchens 4 und der Brennebene ein Abstand von mindestens 2 mm. Dadurch wird irgendeine Berührung des Plättchens mit der Projektionslinse 3 auch in dem Fall verhindert, daß das Plättchen große Dicke hat. Mit den jeweiligen Mikrosensor-Düsen 34 bis 37 kann eine genaue Messung nur dann erreicht werden, wenn der Abstand von der Stirnfläche der Düse zu der Plättchenoberfläche nicht größer als ungefähr 0,2 mm ist. Falls daher die vorbestimmte Brennebene von der Stirnfläche der Düse einen Abstand von 0,1 mm hat, kann eine genaue Messung erst dann erzielt werden, wenn die nach oben bewegte Plättchenoberfläche eine Lage erreicht, bei der sie von der Brennebene einen Abstand von ungefähr 0,1 mm hat.

Das Steuersystem enthält, ferner eine Wandlerschaltung 50, die die Änderungen der Durchflußleistungen in den jeweiligen Düsen 34 bis 37 in Spannungen umsetzt, um dadurch Spannungen V₁, V₂, V₃ und V₄ zu erzeugen, die jeweils den Abständen d₁, d₂, d₃ und d₄ von den Stirnflächenteilen der Projektionslinse 3 zu den Oberflächenteilen des Plättchens entsprechen. Mit einem Analog/Digital-Wandler 49 werden die von der Wandlerschaltung 50 abgegebenen Spannungen V₁, V₂, V₃ und V₄ jeweils in digitale Signale umgesetzt, die dem Mikroprozessor 40 zugeführt werden. Da hierbei anfänglich das Plättchen 4 von der Brennebene einen Abstand von nicht weniger als 2 mm hat, wird von dem Mikroprozessor 40 fortgesetzt an das Register 41 ein Antriebsbefehlssignal für den Schrittmotor 33 zugeführt, bis das nach oben in der Richtung der Z-Achse bewegte Plättchen 4 in den Meßbereich der Luft-Mikrosensor-Düsen gelangt. Wenn der Abstand von dem Plättchen 4, das durch die Drehung des Schrittmotors 33 in der Richtung der Z-Achse bewegt wurde, zu der Brennebene gleich oder kleiner als 0,1 mm wird, wird von dem Mikroprozessor 40 mittels der Düsen 34 bis 37, der Wandlerschaltung 50 und des A/D-Wandlers 49 erfaßt, daß das Plättchen 4 in die Meßbereiche der Düsen gelangt ist. Entsprechend dieser Erfassung führt der Mikroprozessor 40 dem Register 41 ein Anhaltebefehlssignal zu, um die Drehung des Schrittmotors 33 zu beenden, wodurch die Aufwärtsbewegung des Plättchens 4 beendet wird. Darauffolgend führt der Mikroprozessor 40 wieder Messungen der Lage der Oberfläche des Plättchens 4 mit Hilfe der Düsen 34 bis 37, der Wandlerschaltung 50 und des A/D-Wandlers 49 aus und berechnet dementsprechend ein Ausmaß für die Bewegung der Z-Einheit mittels der Beziehung:

Δ d₁ = d₀ - (d₁ + d₂ + d₃ + d₄)/4.

Das Bewegungsauflösungsvermögen, d. h. die kleinste Stufe bei der Bewegung des Plättchens 4 durch die schrittweise Drehung des Schrittmotors 33, beträgt 2 µm. Daher führt der Mikroprozessor 40 dem Register 41 ein Befehlssignal für die Bewegungsstrecke Δ d₁ in der Einheit 2 µm zu, um das Plättchen 4 in der Richtung der Z-Achse aufwärts zu bewegen. Infolgedessen wird die Oberfläche des Plättchens 4 in bezug auf die Brennebene mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von nicht mehr als ungefähr 2 µm eingestellt.

Darauffolgend werden wieder die Abstände der Stirnflächenteile der Projektionslinse 3 zu den Oberflächenteilen des Plättchens 4 gemessen. Wenn man dabei die mittels der Düsen 34 bis 37 jeweils gemessenen Abstände mit d₉ bis d₁₂ bezeichnet, führt der Mikroprozessor 40 einem Register 43 ein Befehlssignal für die Richtung und das Ausmaß einer von der Piezovorrichtung 23 auszuführenden Stellbewegung zu, die folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Δ d₂ = d₀ - (d₉ + d₁₀ + d₁₁ + d₁₂)/4

Das Register 43 speichert die dermaßen zugeführte Information sowie eine zugeführte Information darüber, ob die Piezovorrichtung angesteuert werden soll oder nicht. Das Register 43 führt die Informationen einem Digital/Analog- Wandler 44 und einer Treiberschaltung 46 zu, welche eine Spannung für das Ansteuern der Piezovorrichtung 23 erzeugt.

Der D/A-Wandler 44 setzt die Information aus dem Mikroprozessor 40 in eine analoge Spannung um und führt diese einem Differenzverstärker 45 als Befehls- bzw. Vorgabespannung zu. Entsprechend einem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 erzeugt die Treiberschaltung 46 eine Spannung in einem Bereich mit einem Mittelwert, der ungefähr die Hälfte einer Spannung V _H entspricht, welche maximal an die Piezovorrichtung 23 angelegt werden kann. Sobald das Plättchen 4 durch die Verstellung mittels der Piezovorrichtung 23 in deren Längsrichtung gemäß Fig. 2 versetzt wird, kann das Ausmaß der Verstellung mittels der Mikrosensor-Düsen 34 bis 37 sowie des Wirbelstrom-Lagedetektors 22 erfaßt und gemessen werden. Das Ausgangssignal des Wirbelstrom- Lagedetektors 22 wird mittels einer Verstellung/Spannung- Wandlerschaltung 48 in eine Spannung umgesetzt, die proportional zu dem Ausmaß der Verstellung ist und die an den Differenzverstärker 45 sowie an einen A/D-Wandler 47 angelegt wird. Der Differenzverstärker 45 vergleicht aufeinanderfolgend oder schrittweise das mittels des Wirbelstrom- Lagedetektors 22 erfaßte Ausmaß der Bewegung des von der Piezovorrichtung 23 verstellten Plättchens 4 mit dem von dem Mikroprozessor 40 befohlenen Verstellungsausmaß und steuert die Treiberschaltung 46 fortgesetzt an, bis die bei dem Vergleich ermittelte Differenz in einen vorbestimmten zulässigen Fehlerbereich fällt. Infolgedessen kann die Oberfläche des Plättchens 4 auf genaue Weise in bezug auf die vorbestimmte Brennebene eingestellt werden. Der A/D-Wandler 47 setzt das mittels des Wirbelstrom-Lagedetektors 22 erfaßte Ausmaß der Verstellung der Piezovorrichtung 23 in ein digitales Signal um und führt dieses dem Mikroprozessor 40 zu. Der Wirbelstrom-Lagedetektor wird deshalb als zweite Meßvorrichtung verwendet, weil seine Ansprechgeschwindigkeit niedrig ist. Würde man andererseits zum Bilden einer Servo- bzw. Regelschleife einen Luftsensor verwenden, würde die Zeitdauer bis zum Beenden der Einstellbewegung länger werden.

Die Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Servosystems der in Fig. 2 gezeigten Ausfluchtvorrichtung. In dieser Figur bilden die mit 60 bis 83 bezeichneten Elemente die vorangehend anhand der Fig. 4 beschriebene Treiberschaltung 46 für das Erzeugen einer Spannung zur Ansteuerung der Piezovorrichtung. Dabei ist mit 60 ein Sägezahnwellen-Generator bezeichnet, der eine Schwingung mit einer Sägezahn-Kurvenform mit ungefähr 10 kHz abgibt. Mit 62 ist ein Vergleicher zum Vergleichen des Ausgangssignals des Differenzverstärkers 45 mit dem Ausgangssignal des Sägezahnwellen-Generators 60 bezeichnet. Entsprechend dem Vergleichsergebnis führt der Vergleicher 62 einem Inverter 64 ein Ausgangssignal in der Form eines digitalen Signals "0" oder "1" zu. Durch den Vergleich der Ausgangssignale des Differenzverstärkers 45 und des Sägezahnwellen-Generators 60 mittels des Vergleichers 62 wird ein Ausgangssignal erzeugt, das einer Impulsbreitenmodulation unterzogen ist.

Der Inverter 64 invertiert das Ausgangssignal des Vergleichers 62 und führt das invertierte Ausgangssignal UND-Gliedern 66 und 67 zu. Wenn das Register 43 ein Ausgangssignal "0" (d. h. ein Ausschaltsignal) abgibt, welches anzeigt, daß die Piezovorrichtung nicht angesteuert werden soll, geben die beiden UND-Glieder 66 und 67 unabhängig von dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 Ausgangssignale "0" ab. Dadurch wird die Piezovorrichtung 23 entlastet bzw. entspannt bzw. in einem entlasteten oder entspannten Zustand gehalten. Wenn die Piezovorrichtung 23 unter Servosteuerung bzw. Regelung angesteuert werden soll, wird aus dem Mikroprozessor 40 über das Register 43 ein Ausgangssignal "1" (d. h. ein Einschaltsignal) zugeführt, welches anzeigt, daß die Piezovorrichtung angesteuert werden soll. Infolgedessen lassen die beiden UND-Glieder 66 und 67 ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 in der Form eines Signals, das durch den Vergleicher 62 der Impulsbreitenmodulation unterzogen ist, zu Fotokopplern 70 bzw. 78 durch.

Falls das UND-Glied 66 ein Ausgangssignal "0" (Ausschaltsignal) abgibt, ist der Fotokoppler 70 ausgeschaltet, wodurch ein Transistor 73 und ein Transistor 75 durchgeschaltet werden, während ein Transistor 76 gesperrt wird.

Daher wird die Piezovorrichtung 23 nicht belastet bzw. mit Spannung beaufschlagt. Falls andererseits das UND-Glied 66 ein Ausgangssignal "1" (Einschaltsignal) abgibt, wird der Fotokoppler 70 eingeschaltet, wodurch die Transistoren 73 und 75 gesperrt werden, während der Transistor 76 durchgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die Piezovorrichtung 23 belastet bzw. mit Spannung beaufschlagt ("geladen").

Falls das UND-Glied 67 ein Ausgangssignal "0" (Ausschaltsignal) abgibt, wird der Fotokoppler 78 ausgeschaltet, wodurch ein Transistor 81 sowie ein Transistor 82 eingeschaltet werden, so daß die Piezovorrichtung 23 entlastet bzw. entladen wird. Falls andererseits das UND-Glied 67 ein Ausgangssignal "1" (Einschaltsignal) abgibt, wird der Fotokoppler 78 eingeschaltet, so daß die Transistoren 81 und 82 gesperrt werden, wodurch die Piezovorrichtung 23 nicht entlastet bzw. entladen wird. Die möglichen Kombinationen der Ausgangssignale der UND-Glieder 66 und 67 sind lediglich ein Paar von Signalen "0" oder ein Paar von Signalen "1". Diese Kombinationen sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Die Piezovorrichtung 23 weist einen Stapel aus vielen piezoelektrischen Elementen auf und bildet damit einen sog. Piezostapel. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Piezostapel aus 100 Blättern piezoelektrischer Elemente mit einer jeweiligen Dicke von 0,5 mm und kann bei einem Anlegen einer Spannung von 400 V eine Verstellung um 30 µm bewirken. Die Piezovorrichtung kann als eine zu einem Kondensator äquivalente Schaltung angesehen werden, wobei die Piezovorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kapazität von 0,01 µF hat. Wenn der Transistor 76 durchgeschaltet ist und der Transistor 83 gesperrt ist, wird die Piezovorrichtung 23 aus einer Spannungsquelle V _H über einen Widerstand 76 geladen, so daß sich in der Richtung der optischen Achse, d. h. in der Richtung der Z-Achse ausdehnt. Wenn der Transistor 76 ausgeschaltet ist und der Transistor 82 eingeschaltet ist, werden die in der Piezovorrichtung 23 gesammelten elektrischen Ladungen über einen Widerstand 83 abgeführt, so daß das elektrische Potential vermindert wird, wodurch sich die Piezovorrichtung 23 in der Richtung der optischen Achse, d. h. der Z-Achse zusammenzieht. Die Spannungsquelle V _H hat einen Spannungspegel von 400 V. Zum Absenken der Spannung ist ein Widerstand 68 vorgesehen. Ferner ist eine Zenerdiode 69 vorgesehen, die als eine Konstantspannungsquelle wirkt, die verhindert, daß an die Fotokoppler 70 und 78 eine übermäßige Spannung angelegt wird. Mit 71, 72, 74, 79 und 80 sind Kollektorwiderstände der Transistoren bezeichnet. Mit 77 ist ein Widerstand für das Laden der Piezovorrichtung bezeichnet, die über den Widerstand 83 elektrisch entladen bzw. entlastet wird, wobei ein Widerstand von 240 kOhm benutzt wird. Damit beträgt die Belastungs/ Entlastungs- bzw. Lade/Entlade-Zeitkonstante der Piezovorrichtung 2 bis 5 ms.

Es wird nun die Funktionsweise des Servosystems bei dem Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei einem Anfangszustand gibt das Register 43 ein Signal ab, welches anzeigt, daß eine Regelung nicht erforderlich ist, so daß daher die Piezovorrichtung 23 völlig entladen wird. Wenn die Bewegung des Plättchens 4 in der Richtung der optischen Achse (der Z-Achse) durch den Schrittmotor 33 beendet ist, gibt das Register 43 ein Signal ab, welches anzeigt, daß die Regelung erforderlich wird. Zugleich hiermit führt das Register 43 dem D/A-Wandler 44 ein Ausgangssignal zu, welches eine Verstellung in einem Ausmaß befiehlt, das der Hälfte des maximalen Verstellungsausmaßes, nämlich einer Verstellung um 15 µm entspricht. Im Ansprechen hierauf ist der D/A-Wandler 44 eine der Verstellung um 15 µm entsprechende analoge Spannung von 5 V ab, die dem Differenzverstärker 45 zugeführt wird. Andererseits gibt der Wirbelstrom-Lagedetektor 22 ein Ausgangssignal ab, welches bewirkt, daß die Wandlerschaltung 48 eine Spannung von 5 V abgibt, wenn eine Verstellung um 15 µm erfaßt wird.

Während der Periode unmittelbar nach dem Anfangszustand wird jedoch die Piezovorrichtung 23 entladen bzw. entlastet gehalten, so daß noch keinerleit Erweiterung oder Verstellung auftritt. Daher gibt die Wandlerschaltung 48 ein Ausgangssignal mit 0 V ab, welches dem Differenzverstärker 45 zugeführt wird. Da die Rückführungsgröße aus der Wandlerschaltung 48 klein ist, gibt der Differenzverstärker 45 ein Ausgangssignal mit einer hohen positiven Spannung ab. Da die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 45 höher als diejenige des Sägezahnwellen-Generators 60 ist, erzeugt der Vergleicher 62 im wesentlichen Ausgangssignale "0" (Ausschaltsignale), so daß über den Inverter 64 die UND-Glieder 66 und 67 Ausgangssignale "1" erzeugen. Danach wird fortgesetzt die Piezovorrichtung 23 geladen bzw. belastet. Mit der Steigerung der gesammelten Ladungsmenge beginnt die Piezovorrichtung 23 eine zunehmende Verstellung durch eine zunehmende Ausdehnung. Daher erzeugt die Wandlerschaltung 48 ein Ausgangssignal, das zu der Verstellung proportional ist. Mit dem Ablauf der Zeit erreicht die Verstellung einen Wert von 15 µm, so daß die Wandlerschaltung 48 eine Spannung abgibt, die nahe an 5 V liegt. Da von dem Ausgang der Wandlerschaltung 48 (als Verstellungsspannung) eine Spannung zurückgeführt wird, die der Ausgangsspannung des D/A-Wandlers 44 (als Ansteuerungsbefehlsspannung) nahekommt, nähert sich das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 0 V. Wenn sich das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 45 dem Wert 0 V nähert, hat es einen Pegel, der im wesentlichen dem mittleren Pegel der Ausgangsspannung des Sägezahnwellen-Generators 60 entspricht. Daher gibt der Vergleicher 62 wiederholt Ausgangssignale "0" (AUS) und "1" (EIN) mit im wesentlichen der gleichen Dauer bzw. Breite mit einer Frequenz ab, die gleich der Schwingfrequenz des Sägezahnwellen-Generators 60 ist. Wenn der Vergleicher 62 Ausgangssignale in der Form wiederholter Signale "0" und "1" mit im wesentlichen der gleichen Dauer bzw. zeitlichen Breite abgibt, werden die Lademenge und die Entlademenge der Piezovorrichtung 23 einander gleich, so daß die Anschlußspannung der piezoelektrischen bzw. Piezovorrichtung 23 konvergierend wird. Auf diese Weise wird eine Rückführung ausgeführt und ein stabiler Zustand herbeigeführt, wenn die Verstellungsbefehlsspannung und die Verstellungsspannung einander gleich werden, was bedeutet, daß die Piezovorrichtung 23 eine Verstellung in einem erwünschten Ausmaß (von 15 µm) erreicht hat. Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann dadurch, daß anfänglich die Verstellung um 15 µm gewählt wird, welche der Hälfte der maximalen Verstellung entspricht, die nachfolgende Regelung schnell ausgeführt werden.

Darauffolgend wird erneut mittels der Düsen 34 bis 37 die Lage der Oberfläche des Plättchens 4 gemessen. Wenn die mittels der Düsen 34 bis 37 gemessenen Abstände mit d₉ bis d₁₂ bezeichnet sind, ist eine erneute Verstellung mittels der Piezovorrichtung 23 in einem Ausmaß erforderlich, das sich aus folgender Gleichung ergibt:

Δ d₂ = d₀ - (d₉ + d₁₀ + d₁₁ + d₁₂)/4.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung liegt die Größe Δ d₂ wegen der vorangehenden Einstellung in einem Bereich von 2 µm. Daher führt der Mikroprozessor 40 dem Register 43 ein Signal zu, das einem Wert entspricht, der gleich der Summe aus dem Ausmaß der anfänglichen Verstellung (um 15 µm), mit dem die Piezovorrichtung 23 schon verstellt wurde, und dem neu bestimmten Verstellungsausmaß Δ d₂ ist. Im Ansprechen hierauf erzeugt das Register 43 wieder eine Stellbefehlsspannung, von der ausgehend der Differenzverstärker 45 den Fehler bzw. die Differenz verstärkt. Wenn das Ausgangssignal der Wandlerschaltung 48 (als Verstellungsspannung) gleich der Stellbefehlsspannung wird, konvergiert die Anschlußspannung der Piezovorrichtung, so daß die vorbestimmte Verstellung abgeschlossen ist.

Die Fig. 6A bis 6C zeigen Signalverläufe, die die Impulsbreitenmodulation des Ausgangssignals des Sägezahnwellen- Generators 60 mittels des Vergleichers 62 veranschaulichen. Die Fig. 6A entspricht dem Fall, daß die Ausdehnung der Piezovorrichtung 23 geringer als der befohlene Verstellungswert ist. Da die Verstellungsspannung niedriger als die Stellbefehlsspannung ist, erzeugt der Differenzverstärker 45 eine Spannung, die bei dem Vergleich mittels des Vergleichers 62 höher als die Sägezahnspannung ist. Daher erzeugt der Vergleicher 62 ein Ausgangssignal, das in einem Bereich mit dem Pegel "1" eine geringere Breite hat. Dieses Signal wird invertiert, wodurch die UND-Glieder 66 und 67 ein Signal mit einer größeren Breite des Abschnitts mit dem Pegel "1" abgeben, d. h. ein Signal für das Laden bzw. Belasten der Piezovorrichtung 23.

Die Fig. 6B zeigt einen Fall, bei dem die Ausdehnung der Piezovorrichtung 23 im wesentlichen dem befohlenen Verstellungswert entspricht. Da die Stellbefehlsspannung und die Verstellungsspannung im wesentlichen einander gleich sind, erzeugt der Differenzverstärker 45 eine mittlere Spannung, die dann mittels des Vergleichers 62 mit der Sägezahnspannung verglichen wird. Daher erzeugt der Vergleicher 62 ein Ausgangssignal, bei dem die Bereiche mit den Pegeln "1" und "0" im wesentlichen die gleiche Breite haben. Obgleich dieses Signal den UND-Gliedern 66 und 67 invertiert zugeführt wird, wird mit dem invertierten Signal das Laden und Entladen der Piezovorrichtung 23 aneinander angeglichen, da der Unterschied zwischen der Breite der Bereiche mit den Pegeln "1" und "0" gering ist.

Die Fig. 6C entspricht einem Fall, bei dem die Ausdehnung der Piezovorrichtung 23 größer als der befohlene Verstellungswert ist. Da die Verstellungsspannung höher als die Stellbefehlsspannung ist, erzeugt der Differenzverstärker 45 eine niedrige Spannung, die dann durch den Vergleicher 62 mit der Sägezahnspannung verglichen wird. Auf diese Weise erzeugt der Vergleicher 62 ein Ausgangssignal, dessen Bereich mit dem Pegel "1" eine größere Breite hat. Dieses invertiert an die UND-Glieder 66 und 67 angelegte Signal wird als ein Signal abgegeben, dessen Bereich mit dem Pegel "1" eine geringere Breite hat, nämlich als ein Signal für das Entladen bzw. Entlasten oder Entspannen der Piezovorrichtung 23.

Die Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiterplättchen 4 und die Anordnung von Aufnahmeflächen bzw. Belichtungsflächen sowie die Lagebeziehungen zwischen der Projektionslinse 3 und den Luft-Mikrosensor-Düsen 34 bis 37. Die in dieser Figur mit P bezeichnete Fläche ist eine Musterfläche, die bei einem Belichtungsvorgang belichtet werden soll. Bei einem Projektions-Belichtungsgerät mit schrittweiser Belichtung und Fortschaltung wird das von dem Plättchentisch 5 getragene Plättchen 4 zu aufeinanderfolgenden Belichtungen in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegt.

Falls eine mit Q bezeichnete Fläche belichtet werden soll, sind die Projektionslinse 3 und die Düsen 34 bis 37 in bezug auf das Plättchen gemäß der Darstellung in Fig. 7 angeordnet. Daher kann mit der Düse 34 die Oberflächenlage des Plättchens nicht erfaßt bzw. gemessen werden. Im einzelnen ermittelt während der Bewegung des Plättchens 4 zu der Projektionslinse 3 hin der Mikroprozessor 40, daß die Plättchenoberfläche in zufriedenstellender Weise in die Meßbereiche der Düsen 35, 36 und 37 eingeführt ist. Von der Düse 34 wird jedoch in den Mikroprozessor 40 kein Antwortsignal eingegeben. Aus diesem Grund wird von dem Mikroprozessor 40 beurteilt, daß mit der Düse 34 keine Messung möglich ist, und ein Mittelwert der Meßwerte d₂, d₃ und d₄ der Düsen 35, 36 und 37 gebildet. Dabei wird ein mittlerer Abstand (d₂ + d₃ + d₄)/3 des Plättchens 4 berechnet. Die Scharfeinstellung wird gemäß diesen Rechenergebnissen vorgenommen.

Wenn nach dem Abschluß der Belichtung der Fläche Q eine mit R bezeichnete Fläche belichtet werden soll, wird mittels der Düse 35 vorbereitend die Lage der Plättchenoberfläche an der Fläche R erfaßt und der Abstand an dieser Fläche zu dem Zeitpunkt gemessen, an dem die Belichtung der Fläche Q abgeschlossen ist. Der Meßwert wird durch den Mikroprozessor 40 dem Register 43 als befohlenes Verstellungsausmaß zugeführt. Wenn das Plättchen 4 so bewegt wird, daß die Belichtungsfläche R unterhalb der Projektionslinse 3 angeordnet wird, beginnt die Ansteuerung der Piezovorrichtung 23, wobei das Verstellungsausmaß durch diese Vorrichtung mittels des Wirbelstrom-Lagedetektors 22 in der Weise erfaßt, daß die Verstellung abgeschlossen wird.

Auf diese Weise kann hinsichtlich der Belichtungsfläche R die Scharfeinstellung während der Bewegung des Plättchens 4 aus der Lage für die Belichtung der Fläche Q in die Lage für die Belichtung der Fläche R vorgenommen werden. Hierdurch wird eine Belichtung mit verringerter Leerlaufzeit gewährleistet, da die für die Ausführung eines Betriebsvorgangs notwendige Zeitdauer zugleich für einen anderen Betriebsvorgang genutzt wird.

Die Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Einstellvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend, daß die Oberfläche des Plättchens 4 mit der Abbildungsebene der Projektionslinse 3 selbst dann in Übereinstimmung gebracht werden kann, wenn die gesamte Oberfläche des Plättchens 4 uneben oder ungleichmäßig ist.

Gemäß Fig. 8 wird das Plättchen von einer Plättchenaufnahme 120 gehalten. Ein Sockelteil 121 für die Plättchenaufnahme 120 ist mit drei in gleichen Winkelabständen angeordneten piezoelektrischen bzw. Piezovorrichtungen 123 a, 123 b und 123 c versehen (von denen in dieser Figur nur zwei gezeigt sind). Gleichermaßen wie bei dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist jede Piezovorrichtung einen Stapel aus einer Vielzahl piezoelektrischer Elemente bzw. Plättchen auf. Durch die Stellbewegung der Piezovorrichtungen wird die Plättchenaufnahme 120 in der Richtung der Z- Achse, nämlich in Längsrichtung zu den Piezovorrichtungen gemäß dieser Figur bewegt. An Stellen, die jeweils den Stellen der Piezovorrichtungen 123 a, 123 b und 123 c entsprechen, sind jeweils Wirbelstrom-Lagedetektoren 122 a, 122 b bzw. 122 c angeordnet (von denen in dieser Figur nur zwei gezeigt sind). Jeder der Lagedetektoren 122 ist zum Messen des Abstands zwischen dem Sockelteil 121 und einem Vorsprung 123′ a, 123′ b bzw. 123′ c der Verstellungsachse der zugeordneten Piezovorrichtung ausgebildet, um dadurch das Ausmaß der Verstellung zu messen, die durch die zugeordnete Piezovorrichtung vorgenommen wird. An der Projektionslinse 3 sind Düsen 125 a, 125 b und 125 c von Luft-Mikrosensoren befestigt (wobei in dieser Figur nur zwei Düsen gezeigt sind). Aufgrund der Änderungen der Durchflußleistung oder des Gegendrucks von aus der jeweiligen Düse abgeblasene Luft kann der Abstand der Düse von der Oberfläche des Plättchens 4 gemessen werden. Die Vorrichtung weist ferner Schraubenfedern 124 a, 124 b und 124 c auf (von denen in dieser Figur nur zwei gezeigt sind), die die Plättchenaufnahme 120 mit dem Sockelteil 121 verbinden und die Piezovorrichtungen 123 a, 123 b und 123 c derart vorspannen, daß die Spitzen der Piezovorrichtungen nachgeführt mit entsprechenden Ausnehmungen in der Plättchenaufnahme 120 in Berührung bleiben. Die Piezovorrichtungen, die Wirbelstrom-Lagedetektoren und die Schraubenfedern bilden drei Sätze von Meßsystemen, die bezüglich der Mitte des Sockelteils 121 in jeweiligen Winkelabständen von 120° gegeneinander angeordnet sind. Ferner sind die Düsen der Luft-Mikrosensoren unter gegenseitigen Winkelabständen von 120° in bezug auf die Mitte der Projektionslinse 3 derart angeordnet, daß ihre Lagen denjenigen der Piezovorrichtungen entsprechen.

Die Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild des Verstellungssteuersystems des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels.

Gemäß Fig. 9 weist das Verstellungs-Steuersystem eine Mikroprozessoreinheit bzw. einen Mikroprozessor 130 für das Ausführen von verschiedenartigen Erkennungsvorgängen und für das Zuführen von verschiedenerlei Befehlen entsprechend dem Ergebnis der Erkennung auf. Das System enthält ferner Register 131 a, 131 b und 131 c für das Speichern von Einschaltsignalen (Betätigungssignalen) oder Ausschaltsignalen (Abschaltsignalen), die den entsprechenden Piezovorrichtungen 123 a, 123 b bzw. 123 c zugeführt werden, und von Signalen, die die gewählten Verstellungsgrößen darstellen und ebenfalls den Piezovorrichtungen zugeführt werden. Die Register führen die Ein- oder Ausschaltsignale jeweils Treiberschaltungen 134 a, 134 b bzw. 134 c zu, um Spannungen für das Ansteuern der Piezovorrichtungen zu erzeugen, wobei die vorstehend genannten Signale für die Angabe der Verstellungsgrößen den Piezovorrichtungen über D/A-Wandler 132 a, 132 b bzw. 132 c zugeführt werden.

Bei einem Anfangszustand gibt der Mikroprozessor 130 ein Einschaltsignal (Betätigungssignal) für jede Piezovorrichtung sowie ein Befehlssignal ab, welches ein Verstellungsausmaß vorschreibt, das der Hälfte des maximalen Ausmaßes der Verstellung der Piezovorrichtung entspricht. Im Ansprechen hierauf liegt an jeder der D/A-Wandler 132 a, 132 b und 132 c eine Spannung von 5 V als Verstellungsgrößen-Befehlsspannung an einen zugeordneten Differenzverstärker 133 a, 133 b bzw. 133 c an. Da sich zu diesem Zeitpunkt jede der Piezovorrichtungen 123 a, 123 b und 123 c in ihrem Anfangszustand befindet, befindet sie sich in dem entladenen bzw. entspannten oder entlasteten Zustand, so daß das Ausmaß der Verstellung "Null" ist. Daher wird aus dem zugeordneten Wirbelstrom-Lagedetektor 122 a, 122 b bzw. 122 c über eine zugeordnete Verstellung/Spannung-Wandlerschaltung 135 a, 135 b bzw. 135 c (als Rückführungsspannung) ein Ausgangssignal mit 0 V erzielt. Das Verstellungs-Steuersystem ist so gestaltet, daß sich eine Rückführungsspannung von 10 V ergibt, wenn das Ausmaß der Verstellung durch die Piezovorrichtung maximal ist, und eine Rückführungsspannung von 5 V, wenn das Verstellungsausmaß die Hälfte des maximalen Ausmaßes ist. Jeder der Differenzverstärker 133 a, 133 b und 133 c gibt fortgesetzt sein Ausgangssignal an die zugeordnete Treiberschaltung 134 a, 134 b und 134 c ab, bis die Rückführungsspannung gleich der Befehlsspannung wird; auf diese Weise wird die jeweils zugeordnete Piezovorrichtung 123 a, 123 b bzw. 123 c angesteuert. Wenn das Ausmaß der Verstellung durch die Piezovorrichtung gleich der Hälfte des maximalen Verstellungsausmaßes wird, wird die abgegebene Spannung konvergiert und stabilisiert. Zu diesem Zeitpunkt liest der Mikroprozessor die Rückführungsspannungen aus A/D-Wandlern 136 a, 136 b und 136 c aus, so daß damit jeweils das Ausmaß der Verstellung durch die jeweilige Piezovorrichtung festgestellt wird. Danach befiehlt der Mikroprozessor 130 das Messen des Abstands zwischen der Plättchenoberfläche und der jeweiligen Düse 125 a, 125 b und 125 c mit Hilfe von Spannungs-Wandlerschaltungen 137 a, 137 b bzw. 137 c und A/D-Wandlern 138 a, 138 b bzw. 138 c. Da die Lagebeziehung zwischen der jeweiligen Düse und der entsprechenden Piezovorrichtung im voraus bei jeder Lage auf dem Plättchentisch (nämlich in der XY-Ebene) festgelegt ist, korrigiert der Mikroprozessor 130 den Meßwert des Abstands zwischen der jeweiligen Düse und der Plättchenoberfläche unter Berücksichtigung dieser Lagebeziehung und berechnet das Ausmaß der durch die jeweilige Piezovorrichtung auszuführenden Verstellung in der Weise, daß die Plättchenoberfläche zu der Ebene parallel wird, in der die Spitzen der Düsen angeordnet sind, und im einzelnen in der Weise, daß die Plättchenoberfläche mit der Abbildungsebene der Projektionslinse 3 in Übereinstimmung kommt.

Entsprechend den Rechenergebnissen bewirkt der Mikroprozessor 130 an jedem der Register 131 a, 131 b und 131 c das Einspeichern des Ausmaßes der Verstellung durch die entsprechende Piezovorrichtung sowie das Einleiten der Ansteuerung der Piezovorrichtung. Da jede Piezovorrichtung anfänglich in eine Lage eingestellt wird, die der Hälfte des Verstellungsbereichs entspricht, kann die Piezovorrichtung sowohl zu einer Ausdehnung als auch zu einer Zusammenziehung angesteuert werden. Bis die Rückführungsspannung gleich der Befehlsspannung wird, die an dem jeweiligen D/A-Wandler 132 a, 132 b bzw. 132 c entsprechen dem aus dem jeweiligen Register zugeführten Verstellungsgrößen-Befehl abgegeben wird, wird an jeder der Piezovorrichtungen eine Rückführungskreis-Einstellregelung in Echtzeit ausgeführt, so daß die Piezovorrichtung in einem Ausmaß angesteuert wird, das dem befohlenen Verstellungsausmaß entspricht. Dabei erfaßt jeder Wirbelstrom-Lagedetektor nur das durch die zugeordnete Piezovorrichtung hervorgerufene Verstellungsausmaß und wird nicht durch die Verstellung mittels irgendeiner anderen Piezovorrichtung beeinflußt. Infolgedessen ist die Einstellregelung für jede Piezovorrichtung stabil, was eine hochgenaue Einstellung mit einem einfachen Schaltungsaufbau unter Verkürzung der Zeit bis zum Beenden der Einstellung gewährleistet.

Nachdem die Steuerung der Piezovorrichtungen abgeschlossen ist, befiehlt der Mikroprozessor 130 erneut das Messen der Abstände zwischen den jeweiligen Düsen und der Plättchenoberfläche, wonach der Mikroprozessor ermittelt, ob die Plättchenoberfläche in einer Ebene liegt, die parallel zu derjenigen Ebene ist, in der die Spitzen aller Düsen liegen. Falls der mit einer jeweiligen Düse gemessene Abstand einen Fehler bzw. eine Abweichung enthält, der bzw. die nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird von dem Mikroprozessor 130 wieder aufgrund des Meßwerts ein Ausmaß der mittels der jeweiligen Piezovorrichtung vorzunehmenden Verstellung berechnet und die dementsprechende Ansteuerung der jeweiligen Piezovorrichtung befohlen. Der Mikroprozessor 130 wiederholt die vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge, bis der Fehler bzw. die Abweichung in einen vorbestimmten Bereich fällt. In der Praxis wird jedoch allein durch eine einmalige oder zweimalige zusätzliche Verstellung mittels der Piezovorrichtung der Fehler so vermindert, daß er nicht größer als ein vorbestimmter zulässiger Wert (von beispielsweise 1 µm) ist. Dies ist auf folgende Gründe zurückzuführen:

• (1) Die Meßgenauigkeit, das Auflösungsvermögen und die Linearität der Luft-Mikrosensoren sind gut (Meßbereich: 200 µm).
• (2) Die Meßgenauigkeit, das Auflösungsvermögen und die Linearität der Wirbelstrom-Lagedetektoren sind gut.
• (3) Die Ausfluchtvorrichtung enthält keinerlei mechanische Verbindung für die Ansteuerung der Piezovorrichtungen, so daß kein mechanisches Element vorhanden ist, das eine Zeitverzögerung oder eine Instabilität der Steuerung hervorruft.
• (4) Der Wirbelstrom-Lagedetektor erfaßt das Ausmaß der Verstellung durch die eine bestimmte Piezovorrichtung in der Weise, daß er nicht durch die Verstellung mittels irgendeiner anderen Piezovorrichtung beeinflußt wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden zwar anhand eines Belichtungsgeräts für schrittweise Belichtung und Fortschaltung unter Verkleinerungsprojektion beschrieben, jedoch ist die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung auch bei anderen Arten von Belichtungsgeräten anwendbar. Insbesondere sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung besonders bei einem Belichtungsgerät ausgeprägt, bei dem ein optisches Reflektionsspiegelsystem benutzt wird, um eine Gesamtflächenbelichtung mit einem einzigen Belichtungsvorgang auszuführen. Bei Belichtungsgeräten dieser Art ist die bei einem einzelnen Belichtungsvorgang zu belichtende Fläche groß, so daß die Flächenungleichmäßigkeiten in der zu belichtenden Fläche groß sind. In diesem Fall kann der mittlere Teil der Plättchenaufnahme gleichfalls mit einem bewegbaren Element versehen werden, das mittels des erfindungsgemäßen Verstellungsmechanismus mit einer weiteren Meßvorrichtung für das Erfassen des Ausmaßes der Verstellung verstellt werden kann, umd dadurch die Ebenheit des Halbleiterplättchens zu korrigieren.

Hinsichtlich der ersten Lage-Meßvorrichtung besteht keine Einschränkung auf den Luft-Mikrosensor. Wenn eine Ultraschallwellen- Reflexions-Abstandmeßvorrichtung, eine fotoelektrische Reflexions-Abstandmeßvorrichtung oder eine Wirbelstrom-Abstandsmeßvorrichtung verwendet wird, kann die Lage auch im Vakuum gemessen werden. Daher ist die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung auch bei Röntgenstrahlen- Belichtungsgeräten und Elektronenstrahlen-Belichtungsgeräten anwendbar. Ferner kann die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung auf einfache Weise in ein Gerät mit einer Kombination aus einem Mikroskop und einem X-Y-Objektträger eingebaut werden, wie in ein Gerät zum Untersuchen fehlerhafter Masken oder zum Prüfen und Vergleichen von Masken.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zwar das Einstellen des Halbleiterplättchens erläutert, jedoch ist die erfindungsgemäße Gestaltung gleichermaßen auch für das Einstellen bzw. Ausfluchten einer Maske bzw. eines Gitternetzes anwendbar. Darüber hinaus besteht für die zweite Meßvorrichtung keine Einschränkung auf die Wirbelstrom-Abstandsmeßvorrichtung bzw. den Wirbelstrom-Lagedetektor. Es kann beispielsweise eine elektrostatische Kapzitäts-Abstandsmeßvorrichtung verwendet werden, die gleichermaßen genaue Messungen ergibt. Hinsichtlich der Verstellvorrichtung bzw. Antriebsquelle erübrigt eine linear bewegende Stellvorrichtung für direkte Verstellung wie die bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung verwendete piezoelektrische Vorrichtung oder ein Linearmotor die Erfordernis irgendwelcher mechanischer Verbindungsglieder. Daher wird irgendein Totbereich bzw. nicht steuerbarer Bereich wie ein Spiel vermieden, was eine genaue Lagesteuerung und eine höhere Ansprechgeschwindigkeit gewährleistet. Des weiteren kann ebenfalls eine Drehantriebs- bzw. Dreheinstellvorrichtung eingesetzt werden.

Es wird u. a. eine Einstellvorrichtung für das Einstellen eines Halbleiterplättchens in die Abbildungsebene eines optischen Projektionssystems angegeben. Die Vorrichtung weist ein erstes Meßsystem zum Messen des Abstands zwischen einer Abbildungsebene des optischen Systems und dem Halbleiterplättchen, einen Verstellungsmechanismus für das Bewegen des Halbleiterplättchens in der Richtung der optischen Achse des optischen Systems und ein zweites Meßsystem zum Messen des Ausmaßes des Bewegens des Halbleiterplättchens auf. Der Verstellungsmechanismus wird unter Vergleich des mittels des ersten Meßsystems gemessenen Abstands mit dem mittels des zweiten Meßsystems gemessenen Ausmaß des Bewegens gesteuert, wodurch das Halbleiterplättchen auf richtige und genaue Weise in die Abbildungsebene des optischen Systems eingestellt wird.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Einstellen einer zu betrachtenden oder zu bearbeitenden Fläche eines Objekts (4) in die Abbildungsebene eines optischen Systems (3), mit einer ersten Meßvorrichtung (34 bis 37; 125) zum Messen des Abstands zu Objektfläche und einem von der Meßvorrichtung angesteuerten Lageregelsystem (23, 123; Fig. 5), gekennzeichnet durch eine zweite Meßvorrichtung (22, 122) zur Steuerung des Lageregelsystems beim Einstellen der Objektfläche in die Abbildungsebene.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lageregelsystem eine Verstellvorrichtung (23; 123) zum Ändern der Relativlage des Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Systems und eine Steuereinrichtung (Fig. 5) zum Steuern der Verstellvorrichtung nach den Meßergebnissen der ersten und der zweiten Meßvorrichtung (22, 122) umfaßt, wobei die Steuereinrichtung aufeinanderfolgend die Meßergebnisse der ersten und der zweiten Meßvorrichtung miteinander vergleicht und die Verstellvorrichtung derart steuert, daß die Meßergebnisse der ersten und der zweiten Meßvorrichtung gegeneinander abgestimmt werden, und wobei die zweite Meßvorrichtung das Ausmaß der Änderung der Relativlage des Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Systems mittels der Verstellvorrichtung mißt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßvorrichtung (22, 122) mindestens einen Wirbelstrom-Lagedetektor aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung (34 bis 37; 125) mindestens einen Luft-Mikrosensor aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (23; 123) mindestens ein elektrostriktives Element aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung (45) zum Erzeugen eines Signals, das der Differenz zwischen dem Meßergebnis der ersten Meßvorrichtung (34 bis 37; 125) und dem Meßergebnis der zweiten Meßvorrichtung (22, 122) entspricht, eine Vergleichseinrichtung (62) zum binären Digitalisieren eines Sägezahnwellen-Signals gemäß dem von der Verarbeitungseinrichtung abgegebenen Signal und eine Schalteinrichtung (66 bis 82) zum Steuern des Belastens bzw. Entlastens des elektrostriktiven Elements entsprechend einem Ausgangssignal der Vergleicheinrichtung aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung das Belasten bzw. Entlasten des elektrostriktiven Teils gemäß der Differenz zwischen dem mittels der zweiten Meßvorrichtung (22, 122) erfaßten Änderungsausmaß und einem vorbestimmten Sollausmaß steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine mit einer niedrigeren Spannung betriebene erste Schaltung (45, 62 bis 67) zum Erzielen der Differenz zwischen dem mittels der zweiten Meßvorrichtung (22, 122) ermittelten Änderungsausmaß und dem vorbestimmten Sollausmaß und eine mit einer höheren Spannung betriebene zweite Schaltung (68 bis 83) für das Belasten bzw. Entlasten des elektrostriktiven Teils (23) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mindestens einen Optokoppler (70, 78) für das Übertragen eines Ausgangssignals der ersten Schaltung zu der zweiten Schaltung aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung einen Rechenverstärker (45) zum Erzeugen eines Signals, das der Differenz zwischen dem mittels der zweiten Meßvorrichtung (22, 122) erfaßten Änderungsausmaß und dem vorbestimmten Sollausmaß entspricht, und einen Vergleicher (62) zum binären Digitalisieren eines Sägezahnwellen-Signals gemäß dem von dem Rechenverstärker erzeugten Signal aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung mehrere Transistoren aufweist, die durch das Ausgangssignal des Optokopplers steuerbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Impulsgeberschaltung zum Erzeugen eines Impulssignals für das Steuern des Belastens bzw. Entlastens des elektrostriktiven Teils und eine Tastverhältnis-Änderungsschaltung für das Ändern des Tastverhältnisses des von der Impulsgeberschaltung erzeugten Impulssignals aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere erste Meßvorrichtungen, von denen jede den Abstand zur Objektfläche mißt, durch mehrere Lageregelsysteme und durch mehrere zweite Meßvorrichtungen zur Steuerung der Lageregelsysteme beim Einstellen der Objektfläche in die Abbildungsebene.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lageregelsystem eine Verstellvorrichtung (123) zum Ändern der Relativlage eines zugeordneten Bereichs des Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Systems aufweist, daß eine Steuereinrichtung (Fig. 9) zum gesonderten Steuern einer jeden der mehreren Verstellvorrichtungen aufgrund der Erfassungsergebnisse eines zugeordneten Paars aus einer ersten und einer zweiten Meßvorrichtung vorgesehen ist, und daß jede zweite Meßvorrichtung (122) das Ausmaß der Änderung der Relativlage zwischen einem zugeordneten Bereich des Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Systems durch die zugeordnete Verstellvorrichtung unabhängig von einer Änderung durch die anderen Verstellvorrichtungen erfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren ersten Meßvorrichtungen, die mehreren zweiten Meßvorrichtungen und die mehreren Verstellvorrichtungen in jeweils gleicher Anzahl vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Meßvorrichtungen (122) direkt das Ausmaß der durch die zugeordnete Verstellvorrichtung (123) hervorgerufenen Änderung erfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Verstellvorrichtungen (123) ein elektrostriktives Element aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Meßvorrichtungen (122) einen Wirbelstrom-Ladedetektor aufweist.