DE102008049879A1

DE102008049879A1 - Air-supported object carrier positioning arrangement for measuring microscope, has control unit for reduction of air gaps defined by surfaces in coordinate direction while reaching target position up to contact of surfaces

Info

Publication number: DE102008049879A1
Application number: DE200810049879
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Bechstein; Norbert Rosenkranz
Original assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-01

Abstract

The arrangement has air gaps defined by support surfaces, and actuating drives e.g. linear drives, for shifting an air-supported object carrier (1) from an actual position to a target position. Measuring devices e.g. laser interferometers, are provided for determination of the actual position, and a regulation device (12) corrects deviations between the actual and target positions. A control unit (11) is formed for reduction of the air gaps defined by the support surfaces in a coordinate direction (Z) while reaching the target position up to a contact of the support surfaces.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur schwingungsfreien Positionierung eines luftgelagerten, in den Koordinatenrichtungen X und/oder Y verschiebbar angeordneten Objektträgers in einer Sollposition Sx, y. Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere zur Verwendung an Meßmikroskopen geeignet, die zur Maskenprüfung in der Halbleiter-Industrie genutzt werden.The The invention relates to an arrangement for vibration-free Positioning of an air bearing, in the coordinate directions X and / or Y slidably arranged slide in a desired position Sx, y. The inventive arrangement is particularly suitable for use on Meßmikroskopen, the for mask testing used in the semiconductor industry.

Bei positionsempfindlichen Antriebs- und Bewegungssystemen sind die beweglichen Komponenten meist so zu lagern, daß hohe Beschleunigungen und Bewegungsgeschwindigkeiten bei geringen Reibungsverlusten, aber auch präzise Positionierungen möglich sind.at position sensitive drive and motion systems are the movable components usually store so that high accelerations and Movement speeds with low friction losses, but also precise Positioning possible are.

Der Einsatz von reibungsmindernden Luftlagern in diesem Zusammenhang ist an sich bekannt. So sind beispielsweise Komponenten von Linearantrieben mit Luftaustrittsdüsen versehen, durch die hindurch Druckluft in eine Luftspalte zwischen einer ruhenden Komponente und einer beweglichen Komponente gepreßt wird. Dadurch entsteht ein Luftkissen, auf dem die Komponenten bei minimaler Reibung gegeneinander gleiten können.Of the Use of friction-reducing air bearings in this context is known per se. For example, components of linear drives with air outlet nozzles provided through which compressed air into an air gap between a resting component and a movable component is pressed. This creates an air cushion on which the components at minimum Friction against each other can slide.

Darunter sind Ausführungen bekannt, bei denen eine Luftspalte in Schwerkraftrichtung gemessen eine Dicke von 100 nm bis 200 nm aufweist, so daß eine bewegliche Komponente, durch das Luftkissen gegen die Schwerkraft abgestützt, über eine ebene Fläche gleiten kann. Seitlich zu dieser beweglichen Komponente können Linearantriebe angeordnet sein, mit denen die Bewegung in den Koordinatenrichtungen X und Y, also senkrecht zur Schwerkraftrichtung, veranlaßt und gesteuert wird. Auch hier sind Luftspalte vorgesehen, deren Dicken sinngemäß in den Koordinatenrichtungen X und Y meßbar sind.among them are executions known in which an air gap in the direction of gravity measured a Thickness of 100 nm to 200 nm, so that a mobile component, supported by the air cushion against gravity, over a flat surface can slide. Laterally to this movable component can linear drives be arranged, with which the movement in the coordinate directions X and Y, ie perpendicular to the direction of gravity, caused and controlled becomes. Again, air gaps are provided, the thickness of which in the Coordinate directions X and Y are measurable.

Auf die letztgenannte Ausführung von Luftlagerungen, insbesondere im Zusammenhang mit der präzisen Verschiebung von Objektträgern an Meßmikroskopen, bezieht sich die hier vorliegende und nachfolgend beschriebene Erfindung.On the latter embodiment of air bearings, in particular in connection with the precise displacement from slides at measuring microscopes, refers to the present invention and described below.

Derartige Präzisions-X, Y-Tische, die vornehmlich in Maschinen zur Maskenprüfung der Halbleiter-Industrie zum Einsatz kommen, müssen höchsten Ansprüchen an die Positionier-Genauigkeit und Einhaltung der Sollposition während des Meßvorgangs genügen.such Precision X, Y-tables, which are mainly used in machines for mask testing Semiconductor industry are used, must meet the highest standards the positioning accuracy and maintaining the target position during the measurement process suffice.

Hierbei besteht nun das Problem, daß infolge der zwischen den gegeneinander gleitenden Lagerflächen strömenden Luft mechanische Schwingungen entstehen, die sich auf den Tisch übertragen und daher zu Ungenauigkeiten bei der Vermessung des auf dem Tisch abgelegten Objektes führen.in this connection Now there is the problem that due to the mechanical vibrations between the air flowing against each other sliding bearing surfaces arise, which are transferred to the table and therefore inaccuracies during the measurement of the object deposited on the table.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur schwingungsfreien Positionierung eines luftgelagerten, in den Koordinatenrichtungen X und/oder Y verschiebbar angeordneten Objektträgers in einer Sollposition Sx, y zu schaffen.From that Based on the object of the invention, an arrangement for vibration-free positioning of an air-bearing, in the Coordinate directions X and / or Y slidably arranged slide in to create a target position Sx, y.

Bei einer derartigen Anordnung, die ausgestattet ist mit

– in den Koordinatenrichtungen X, Y und Z den Objektträger abstützende, jeweils von einer beweglichen und einer relativ dazu ruhenden Lagerfläche begrenzte Luftspalten,
– Zuführleitungen für Druckluft zu den Luftspalten,
– Stellantriebe zum Verschieben des Objektträgers von einer Istposition Ix, y zu einer Sollposition Sx, y,
– eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der jeweiligen Istposition Ix, y, und
– eine Regeleinrichtung zur Korrektur von Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der Sollposition Sx, y,

sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen zur Reduzierung des in der Koordinatenrichtung Z zwischen zwei gegeneinander beweglichen Lagerflächen ausgebildeten Luftspaltes bei Erreichen der Sollposition Sx, y.In such an arrangement, which is equipped with

In the coordinate directions X, Y and Z, the object carrier supporting, each of a movable and a relative to resting stationary bearing surface air gaps,
- supply lines for compressed air to the air gaps,
- Actuators for moving the slide from an actual position Ix, y to a target position Sx, y,
- A measuring device for determining the respective actual position Ix, y, and
A control device for correcting deviations between the actual position Ix, y and the setpoint position Sx, y,

According to the invention, means are provided for reducing the air gap formed in the coordinate direction Z between two mutually movable bearing surfaces upon reaching the desired position Sx, y.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Regeleinrichtung ausgebildet zur Korrektur von Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der Sollposition Sx, y

– während der Verschiebung des Objektträgers in den Koordinatenrichtungen X und/oder Y, und
– während der Reduzierung des Luftspaltes, und

mit der Regeleinrichtung ist eine Steuereinheit gekoppelt, die zur Reduzierung des Luftspaltes bis zur Berührung der beiden Lagerflächen ausgebildet ist.In a first preferred embodiment of the arrangement according to the invention, the control device is designed to correct deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y

- During the displacement of the slide in the coordinate directions X and / or Y, and
During the reduction of the air gap, and

with the control device, a control unit is coupled, which is designed to reduce the air gap to the contact of the two bearing surfaces.

Dabei ist die Koordinatenrichtung Z parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet, und die Reduzierung des Luftspaltes ist durch Verringerung des zwischen den beiden Lagerflächen herrschenden Luftdruckes vorgesehen, so daß sich der Objektträger infolge der Schwerkraft bis zur Berührung der beiden Lagerflächen absenkt.there the coordinate direction Z is aligned parallel to the direction of gravity, and the reduction of the air gap is by reducing the between the two bearing surfaces prevailing air pressure provided so that the slide due to gravity drops to the touch of the two storage areas.

Bei einer derartigen Anordnung, bei welcher der Luftspalt zum Beispiel eine Dicke Δz > 150 nm hat, kann die Regeleinrichtung vorteilhaft so ausgebildet sein, daß Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der Sollposition Sx, y, bis zu dem Zeitpunkt korrigiert werden, bei dem die Dicke Δz des Luftspaltes auf einen Betrag im Bereich von 50 nm bis 100 nm reduziert ist.at Such an arrangement in which the air gap, for example has a thickness Δz> 150 nm, the Control device advantageously be designed so that deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y, up to be corrected at the time at which the thickness .DELTA.z of the air gap is reduced to an amount in the range of 50 nm to 100 nm.

Zum vorgenannten Zweck ist in die Zuführleitung ein Wegeventil eingeordnet, bei dem in einer ersten Schaltstellung der Durchgang für die Druckluft zum Luftspalt freigegeben ist, dagegen in einer zweiten Schaltstellung dieser Durchgang blockiert ist, wobei jedoch der Luftspalt mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht, so daß ein Druckabfall in dem Luftspalt eintritt.To the the aforementioned purpose, a directional control valve is arranged in the supply line, in which in a first switching position of the passage for the compressed air to Air gap is released, however, in a second switching position this passage is blocked, but the air gap with the free atmosphere communicates, so that a Pressure drop occurs in the air gap.

Vorteilhaft ist das Wegeventil als elektrisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil ausgeführt und steht mit der Regeleinrichtung in Verbindung, welche zur Ausgabe von Steuerbefehlen für das Wegeventil in Abhängigkeit vom Erreichen der Sollposition Sx, y ausgebildet ist.Advantageous is the directional control valve designed as electrically controllable 3/2-way valve and communicates with the control device which is for output of control commands for the directional control valve in dependence is formed by reaching the target position Sx, y.

Als Meßeinrichtung kann ein Laserinterferometer vorgesehen sein, und als Stellantriebe kommen bevorzugt Linearantriebe zur Anwendung.When measuring device a laser interferometer can be provided, and as actuators Linear drives are preferred.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäßen Anordnung nicht nur zur Reduzierung des in der Koordinatenrichtung Z von zwei Lagerflächen begrenzten Luftspaltes, sondern darüber hinaus auch zur Verringerung des Luftdruckes in den in Koordinatenrichtung X und/oder in Koordinatenrichtung Y von Lagerflächen begrenzten Luftspalten bei Erreichen der Sollposition Sx, y ausgebildet.In a particularly preferred embodiment the arrangement according to the invention is not limited only to reduce the in the coordinate direction Z of two storage areas Air gap, but about it also for reducing the air pressure in the in the coordinate direction X and / or in the coordinate direction Y of bearing surfaces limited air gaps formed upon reaching the desired position Sx, y.

Hierbei kann alternativ entweder vorgesehen sein, daß die Verringerung des Luftdruckes bereits erfolgt, sobald der Objektträger die Sollposition Sx, y erreicht hat und die Dicke Δz des in der Koordinatenrichtung Z von zwei Lagerflächen begrenzten Luftspaltes noch nicht reduziert ist, oder die Verringerung des Luftdruckes erst dann veranlaßt wird, wenn der Objektträger bis auf eine vorgegebene Dicke Δz des in Koordinatenrichtung Z ausgebildeten Luftspaltes oder auch bis zur Berührung der sich gegenüberstehenden Lagerflächen abgesenkt ist.in this connection may alternatively be provided either that the reduction of the air pressure already takes place as soon as the slide reaches the desired position Sx, y has and the thickness .DELTA.z of the limited in the coordinate direction Z of two storage areas air gap not yet reduced, or reducing the air pressure only then causes will if the slide to a predetermined thickness .DELTA.z of the in the coordinate direction Z formed air gap or even to to the touch the opposite storage areas is lowered.

Die Verringerung des Luftdruckes mit Hilfe des Wegeventiles erfolgt dabei vorteilhaft bis auf den atmosphärischen Luftdruck.The Reduction of the air pressure by means of the directional control valve takes place advantageous up to the atmospheric pressure.

Bei der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sind in die Zuführleitungen zu den Luftspalten mit der Dicke Δx bzw. Δy ebenfalls elektrisch ansteuerbarer Wegeventile eingeordnet, bei denen

– in einer ersten Schaltstellung der Durchgang für die Druckluft zum jeweiligen Luftspalt freigegeben ist, und
– in einer zweiten Schaltstellung dieser Durchgang blockiert, dafür jedoch der jeweilige Luftspalt mit der freien Atmosphäre verbunden ist.

In the latter embodiment of the arrangement according to the invention are in the feed lines to the air gaps with the thickness .DELTA.x or .DELTA.y also electrically controllable directional valves classified, in which

- Is released in a first switching position of the passage for the compressed air to the respective air gap, and
- Blocked in a second switching position of this passage, but the respective air gap is connected to the free atmosphere.

Dabei sind auch diese Wegeventile mit der Regeleinrichtung verbunden.there These directional valves are also connected to the control device.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the associated Drawings show

1 das Prinzip einer Luftlagerung für einen Objektträger nach Stand der Technik in einer Perspektivdarstellung, 1 the principle of an air bearing for a slide according to the prior art in a perspective view,

2 das Prinzip der erfindungsgemäßen Luftlagerung für einen Objektträger, ebenfalls in Perspektivdarstellung, 2 the principle of the invention air bearing for a slide, also in perspective,

3 eine Darstellung einer erfindungsgemäß vorgesehenen pneumatischen Steuereinheit zur Verringerung des Luftdruckes in den Luftspalten mit Wegeventilen in einer ersten Schaltstellung, 3 an illustration of a pneumatic control unit according to the invention for reducing the air pressure in the air gaps with directional control valves in a first switching position,

4 eine Darstellung der erfindungsgemäß vorgesehenen pneumatischen Steuereinheit zur Verringerung des Luftdruckes in den Luftspalten mit Wegeventilen in einer zweiten Schaltstellung. 4 a representation of the present invention provided pneumatic control unit for reducing the air pressure in the air gaps with directional control valves in a second switching position.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Positionierung eines luftgelagerten, in den Koordinatenrichtungen X und/oder Y verschiebbar angeordneten Objektträgers 1 am Beispiel der Anwendung in einem Meßmikroskop zur Maskenprüfung in der Halbleiterindustrie. 1 shows the basic structure of the arrangement according to the invention for positioning an air-bearing, in the coordinate directions X and / or Y slidably disposed slide 1 using the example in a measuring microscope for mask testing in the semiconductor industry.

Diesbezüglich ist auf dem Objektträger 1 eine Maske 2 abgelegt. Das Meßmikroskop ist durch ein Meßobjektiv 3 symbolisch angedeutet. Die Detektionsrichtung des Meßobjektivs 3 verläuft in der Koordinatenrichtung Z eines kartesischen Koordinatensystems X, Y, Z.This is on the slide 1 a mask 2 stored. The measuring microscope is through a measuring objective 3 symbolically indicated. The detection direction of the measuring objective 3 runs in the coordinate direction Z of a Cartesian coordinate system X, Y, Z.

Um mit dem Meßmikroskop jeden zu prüfenden Oberflächenbereich der Maske 2 erfassen zu können, ist der Objektträger 1 in den Koordinatenrichtungen X und Y relativ zur Detektionsrichtung des Meßobjektivs 3 verschiebbar gelagert. Zur Auslösung der Verschiebebewegung sind Linearantriebe vorgesehen.To each surface of the mask to be tested with the measuring microscope 2 to be able to capture is the slide 1 in the coordinate directions X and Y relative to the detection direction of the measuring objective 3 slidably mounted. To trigger the sliding movement linear drives are provided.

So dient ein erster Linearantrieb zur Verschiebung des Objektträgers 1 in der Koordinatenrichtung X. Der Objektträger 1 bildet die bewegliche Komponente dieses ersten Linearantriebes, die Komponente 4 steht dem Objektträger 1 bei dessen Verschiebung in der Koordinatenrichtung X in relativer Ruhe gegenüber.Thus, a first linear drive is used to move the slide 1 in the coordinate direction X. The slide 1 forms the movable component of this first linear drive, the component 4 stands the slide 1 in its displacement in the coordinate direction X relative to rest.

Zugleich bildet die Komponente 4 die bewegliche Baugruppe eines zweiten Linearantriebes. Eine Komponente 5 des zweiten Linearantriebes steht der Komponente 4 bei deren Verschiebung in der Koordinatenrichtung Y in relativer Ruhe gegenüber. Die Komponente 4 und der Objektträger 1 sind miteinander so gekoppelt, daß der Objektträger 1 bei der Verschiebung der Komponente 4 in der Koordinatenrichtung Y mitgenommen wird.At the same time the component forms 4 the movable assembly of a second linear drive. A component 5 the second linear drive is the component 4 in their displacement in the coordinate direction Y relative to rest. The component 4 and the slide 1 are coupled together so that the slide 1 at the Ver shift of the component 4 in the coordinate direction Y is taken.

Auf diese Weise erfolgt mit der Ansteuerung des ersten Linearantriebes die Verschiebung des Objektträgers 1 in der Koordinatenrichtung X, mit der Ansteuerung des zweiten Linearantriebes die Verschiebung des Objektträgers 1 in der Koordinatenrichtung Y.In this way, the displacement of the slide takes place with the control of the first linear drive 1 in the coordinate direction X, with the control of the second linear drive, the displacement of the slide 1 in the coordinate direction Y.

Die Komponente 4 gleitet bei ihrer Bewegung in der Koordinatenrichtung Y und der Objektträger 1 bei seiner Bewegung in Koordinatenrichtungen X und Y auf einem Grundkörper 6, der mit dem Meßmikroskop bzw. dem Meßobjektiv 3 gestellfest verbunden ist.The component 4 slides during its movement in the coordinate direction Y and the slide 1 in its movement in coordinate directions X and Y on a base body 6 , with the measuring microscope or the measuring objective 3 is firmly connected to the frame.

Damit die Verschiebebewegungen mit minimaler Reibung möglich sind, sind zwischen den sich jeweils gegeneinander bewegenden Lagerflächen Luftspalten ausgebildet. So befindet sich

– in der Koordinatenrichtung Z ein Luftspalt mit der Dicke Δz zwischen der Komponente 4 und dem Objektträger 1 einerseits und dem Grundkörper 6 andererseits,
– in der Koordinatenrichtung Y ein Luftspalt mit der Dicke Δy zwischen dem Objektträger 1 und der Komponente 4, und
– in der Koordinatenrichtung X ein Luftspalt mit der Dicke Δx zwischen den Komponenten 4 und 5.

Thus, the sliding movements are possible with minimal friction, air gaps are formed between each mutually moving bearing surfaces. This is how it is

- In the coordinate direction Z, an air gap with the thickness .DELTA.z between the component 4 and the slide 1 on the one hand and the basic body 6 On the other hand,
- In the coordinate direction Y, an air gap with the thickness .DELTA.y between the slide 1 and the component 4 , and
- In the coordinate direction X, an air gap with the thickness .DELTA.x between the components 4 and 5 ,

Zur Aufrechterhaltung der Dicken Δx, Δy und Δz der Luftspalten wird Druckluft zwischen die sich jeweils gegenüberstehenden Lagerflächen gepreßt. Zu diesem Zweck sind die Luftspalten über Zuführleitungen 7, 8 und 9 mit einer Druckluftquelle 10 verbunden. Die Luft wird an anderer Stelle wieder abgesaugt, so daß sich eine vorgespannte Luftlagerung ergibt.To maintain the thicknesses .DELTA.x, .DELTA.y and .DELTA.z of the air gaps compressed air is pressed between the respective opposing bearing surfaces. For this purpose, the air gaps are via feed lines 7 . 8th and 9 with a compressed air source 10 connected. The air is sucked off again elsewhere, resulting in a prestressed air bearing.

Nachteilig bei derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung ist, daß infolge der zwischen die Lagerflächen gepreßten und darin strömenden Luft der Objektträger 1 in mechanische Schwingungen gerät, die zu Ungenauigkeiten bei der Detektion und Vermessung der auf dem Objektträger 1 liegenden Probe, hier der Maske 2, führen.A disadvantage of such, known from the prior art arrangement is that as a result of pressed between the bearing surfaces and flowing air in the slide 1 in mechanical vibrations, which leads to inaccuracies in the detection and measurement of the slide 1 lying sample, here the mask 2 , to lead.

Um den Objektträger 1 mit der Maske 2 relativ zur Detektionsrichtung zu verschieben und in der Sollposition Sx, y auch schwingungsfrei zu positionieren, ist, wie in 2 dargestellt, erfindungsgemäß eine Steuereinheit 11 vorgesehen, die ausgebildet ist zur Reduzierung der Dicke Δz des in der Koordinatenrichtung Z ausgebildeten Luftspaltes, sobald der Objektträger 1 die vorgegebene Sollposition Sx, y erreicht hat.To the slide 1 with the mask 2 relative to the direction of detection to move and position in the desired position Sx, y and vibration-free, is as in 2 represented, according to the invention a control unit 11 provided, which is adapted to reduce the thickness .DELTA.z of the formed in the coordinate direction Z air gap, as soon as the slide 1 has reached the predetermined target position Sx, y.

Und zwar ist die Reduzierung der Dicke Δz des Luftspaltes vorgesehen bis zur Berührung der sich am Grundkörper 6 einerseits und am Objektträger 1 und der Komponente 4 andererseits gegenüberstehenden Lagerflächen, so daß der Objektträger 1 und die Komponente 4 auf dem Grundkörper 6 aufsitzen. Aufgrund der Berührung der Lagerflächen ist die Reibung zwischen den Lagerflächen erhöht. Die erhöhte Reibung wirkt schwingungsdämpfend, verhindert so die unerwünschten Schwingungen des Objektträgers 1 relativ zum Grundkörper 6 und damit auch Schwingungen der Maske 2 relativ zur Detektionsrichtung des Meßobjektivs 3.Namely, the reduction of the thickness .DELTA.z of the air gap is provided to the touch of the body 6 on the one hand and on the slide 1 and the component 4 on the other hand opposite bearing surfaces, so that the slide 1 and the component 4 on the body 6 seated. Due to the contact of the bearing surfaces, the friction between the bearing surfaces is increased. The increased friction has a vibration-damping effect, thus preventing the unwanted vibrations of the slide 1 relative to the main body 6 and thus also vibrations of the mask 2 relative to the detection direction of the measuring objective 3 ,

Die Koordinatenrichtung Z und damit ebenfalls die Detektionsrichtung des Meßobjektivs 3 sind parallel zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet, so daß die Reduzierung der Dicke Δz des Luftspaltes dazu führt, daß sich der Objektträger 1 und die Komponente 4 in Folge der Schwerkraftwirkung bis zur Auflage auf dem Grundkörper 6 absenken.The coordinate direction Z and thus also the detection direction of the measuring objective 3 are aligned parallel to the direction of gravity, so that the reduction of the thickness .DELTA.z of the air gap causes the slide 1 and the component 4 as a result of the effect of gravity until it rests on the base body 6 Lower.

Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Positionsmeßeinrichtung vorhanden zur Bestimmung der jeweils aktuellen Position des Objektträgers 1 in den Koordinatenrichtungen X und Y (zeichnerisch nicht dargestellt). Derartige Positionsmeßeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht naher erläutert werden. Beispielsweise können die Linearantriebe mit Längenmeßeinrichtungen gekoppelt sein, die Auskunft über die jeweils erreichte Position des Objektträgers 1 geben. Vorteilhaft werden Laserinterferometer zur Längenmessung genutzt.According to the invention, a position measuring device is furthermore provided for determining the respective current position of the object carrier 1 in the coordinate directions X and Y (not shown in the drawing). Such position measuring devices are known from the prior art per se and therefore need not be explained in more detail here. For example, the linear drives can be coupled with length measuring devices, the information about the position reached each of the slide 1 give. Advantageously, laser interferometers are used for length measurement.

Die Positionsmeßeinrichtung ist Bestandteil einer Regeleinrichtung 12 zur Korrektur von Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der angestrebten Sollposition Sx, y. Die Regeleinrichtung 12 sorgt dafür, daß die Differenz der mit Hilfe der Positionsmeßeinrichtung erfaßten Istposition Ix, y zu der angestrebten Sollposition Sx, y solange korrigiert wird, bis die Sollposition Sx, y erreicht ist. Solche Regeleinrichtungen sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt.The position measuring device is part of a control device 12 for correcting deviations between the actual position Ix, y and the desired target position Sx, y. The control device 12 ensures that the difference between the detected by means of the position measuring actual position Ix, y is corrected to the desired target position Sx, y until the target position Sx, y is reached. Such control devices are also known from the prior art.

Die Regeleinrichtung 12 steht über einen Signalweg 13 mit der Steuereinheit 11 in Verbindung und gibt einen Steuerbefehl zur Reduzierung der Dicke des Luftspaltes Δz an die Steuereinheit 11 aus, wenn der Objektträger 1 die Sollposition Sx, y erreicht hat. Die Funktionsweise der Steuereinheit 11 wird nachfolgend anhand 3 und 4 näher erläutert.The control device 12 is via a signal path 13 with the control unit 11 and gives a control command for reducing the thickness of the air gap Δz to the control unit 11 off when the slide 1 has reached the target position Sx, y. The operation of the control unit 11 is explained below 3 and 4 explained in more detail.

Wie aus 3 ersichtlich, umfaßt die Steuereinheit 11 ein in die Zuführleitung 7 eingeordnetes Wegeventil 14, ein in die Zuführleitung 8 eingeordnetes Wegeventil 15, und ein in die Zuführleitung 9 eingeordnetes Wegeventil 16. Bei den Wegeventilen 14, 15, 16 handelt es sich beispielsweise um aus der Fluidtechnik (Pneumatik, Hydraulik) bekannte Wegeventile, die dazu dienen, den Weg für die Druckluft freizugeben, zu sperren oder die Durchflußrichtung zu ändern. Die hier beispielhaft vorgesehenen 3/2-Wegeventile besitzen drei Leitungsanschlüsse und zwei Schaltstellungen, die durch Ansteuerung gegeneinander getauscht werden können. In 3 ist bei jedem der Wegeventile 14, 15, 16 eine erste Schaltstellung dargestellt.How out 3 can be seen, includes the control unit 11 one in the supply line 7 arranged directional control valve 14 , one in the feed line 8th arranged directional control valve 15 , and one in the feed line 9 arranged directional control valve 16 , At the directional valves 14 . 15 . 16 For example, it is from the Flu idtechnik (pneumatics, hydraulics) known directional valves, which serve to clear the way for the compressed air, lock or change the flow direction. The 3/2-way valves provided here by way of example have three line connections and two switching positions which can be interchanged by activation. In 3 is at each of the directional valves 14 . 15 . 16 a first switching position shown.

Die Funktion soll zunächst anhand der Beeinflussung der Dicke Δz des Luftspaltes erläutert werden, auf dem der Objektträger 1 und die Komponente 4 während der Verschiebung in den Koordinatenrichtungen X und Y gleiten.The function will first be explained on the basis of the influence of the thickness Δz of the air gap, on which the slide 1 and the component 4 during the shift in the coordinate directions X and Y slide.

In 3 ist die Schaltstellung des Wegeventils 14 so gewählt, daß der Durchfluß der Druckluft durch die Zuführleitung 7 zum Luftspalt freigegeben ist und Druckluft so zwischen die betreffenden Lagerflächen gepreßt wird, daß der Luftspalt die Dicke Δz hat und der Objektträger 1 und die Komponente 4 reibungsvermindert auf dem Grundkörper 6 gleiten können. Die Luft wird an anderer Stelle wieder abgesaugt, so daß sich eine vorgespannte Luftlagerung ergibt.In 3 is the switching position of the directional control valve 14 chosen so that the flow of compressed air through the supply line 7 is released to the air gap and compressed air is pressed between the respective bearing surfaces, that the air gap has the thickness .DELTA.z and the slide 1 and the component 4 friction reduced on the base body 6 can slide. The air is sucked off again elsewhere, resulting in a prestressed air bearing.

Wird mittels der Positionsmeßeinrichtung festgestellt, daß der Objektträger 1 die Sollposition Sx, y erreicht hat, wird über den Signalweg 13 (vgl. 2) die Ansteuerung des Wegeventils 14 veranlaßt und damit die Umschaltung von der in 3 gezeigten Schaltstellung in die in 4 gezeigte Schaltstellung.Is determined by the position measuring that the slide 1 the setpoint position Sx, y has been reached, via the signal path 13 (see. 2 ) the control of the directional control valve 14 causes and thus the switch from the in 3 shown switching position in the in 4 shown switching position.

Damit ist jetzt der Durchfluß der Druckluft durch die Zuführleitung 7 zum Luftspalt gesperrt, zugleich verbindet das Wegeventil 14 den sich zwischen dem Luftspalt und dem Wegeventil 14 befindenden Abschnitt der Zuführleitung 7 über eine Entlüftungsleitung 17 mit der freien Atmosphäre, so daß der Luftdruck im Luftspalt abfällt und sich dem Atmosphärendruck angleicht. Infolge dessen senken sich der Objektträger 1 und die Komponente 4 wie beabsichtigt bis zur Berührung auf den Grundkörper 6 ab.So now is the flow of compressed air through the supply line 7 Locked to the air gap, at the same time connects the directional control valve 14 extending between the air gap and the directional control valve 14 located portion of the supply line 7 via a vent line 17 with the free atmosphere, so that the air pressure drops in the air gap and equalizes the atmospheric pressure. As a result, the slide is lowered 1 and the component 4 as intended to touch on the body 6 from.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Regeleinrichtung 12 nicht nur zur Korrektur von Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der Sollposition Sx, y während der Verschiebung des Objektträgers in den Koordinatenrichtungen X und Y ausgebildet ist, sondern auch zur Korrektur der Positionsabweichungen während der Reduzierung des Luftspaltes Δz bzw. der Absenkbewegung des Objektträgers 1 und der Komponente 4. So wird sichergestellt, daß der Objektträger 1 nach Absenkung bis zur Berührung der sich gegenüberstehenden Lagerflächen auch tatsächlich die angestrebte Sollposition Sx, y eingenommen hat.In a particularly advantageous embodiment of the invention is further provided that the control device 12 is designed not only to correct deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y during the displacement of the slide in the coordinate directions X and Y, but also to correct the positional deviations during the reduction of the air gap .DELTA.z or the lowering movement of the slide 1 and the component 4 , This will ensure that the slide 1 after lowering to touching the opposing bearing surfaces actually the desired target position Sx, y has taken.

Wie aus 3 und 4 weiterhin hervorgeht, ist dazu in die Entlüftungsleitung 17 ein Drosselventil 18 eingeordnet, welches dafür sorgt, daß der Druckausgleich verzögert stattfindet und sich der Objektträger 1 und die Komponente 4 aufgrund des verzögerten Druckabfalls langsam absenken.How out 3 and 4 continues to show, is in addition to the vent line 17 a throttle valve 18 arranged, which ensures that the pressure compensation takes place delayed and the slide 1 and the component 4 Slowly lower due to the delayed pressure drop.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, wenn die Regelung zur Korrektur von Abweichungen zwischen der Istposition Ix, y und der Sollposition Sx, y soweit vorgenommen wird, bis die Dicke Δz des Luftspaltes auf einen Betrag im Bereich von 50 nm bis 100 nm reduziert ist und die Regelung dann beendet wird.in the It is also within the scope of the invention if the control for correction deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y is carried out until the thickness .DELTA.z of the air gap to a Amount is reduced in the range of 50 nm to 100 nm and the scheme then it ends.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist, wie in 3 und 4 dargestellt, auch in die Zuführleitung 8 ein Wegeventil 19 mit drei Leitungsanschlüssen und zwei Schaltstellungen eingeordnet. Hiermit ist in einer ersten Schaltstellung (vgl. 3) der Durchfluß von der Druckluftquelle 10 zum Luftspalt zwischen dem Objektträger 1 und der Komponente 4 geöffnet, und es baut sich der Luftspalt mit der Dicke Δy auf. In der zweiten Schaltstellung (vgl. 4) verbindet das Wegeventil 19 diesen Luftspalt über ein Drosselventil 19 mit der freien Atmosphäre, so daß der Luftspalt entlüftet wird.In a further advantageous embodiment, as in 3 and 4 shown, also in the supply line 8th a directional valve 19 arranged with three line connections and two switch positions. This is in a first switching position (see. 3 ) the flow from the compressed air source 10 to the air gap between the slide 1 and the component 4 opened, and the air gap with the thickness Δy builds up. In the second switching position (see. 4 ) connects the directional valve 19 this air gap via a throttle valve 19 with the free atmosphere, so that the air gap is vented.

Das Wegeventil 19 wird zeitlich nach dem Wegeventil 14 angesteuert, so daß die Entlüftung des Luftspaltes zwischen dem Objektträger 1 und der Komponente 4 erst dann erfolgt, wenn der Objektträger 1 bereits auf die Grundplatte 6 abgesenkt ist. Hierdurch verringert sich die Dicke Δy des Luftspaltes nicht, jedoch wird mit der Entlüftung eine noch weitergehende stabilisierte, schwingungsfreie Lagerung des Objektträgers 1 in der Sollposition Sx, y erreicht, da nun auch die auf den Objektträger 1 in Richtung der Koordinate Y keine Schwingungen verursachenden Kräfte mehr wirken.The directional valve 19 is time after the directional control valve 14 controlled, so that the ventilation of the air gap between the slide 1 and the component 4 only then takes place when the slide 1 already on the base plate 6 is lowered. As a result, the thickness .DELTA.y of the air gap is not reduced, but with the vent further stabilized, vibration-free storage of the slide 1 reached in the target position Sx, y, since now also on the slide 1 in the direction of the coordinate Y no vibration-causing forces act more.

Ein weiteres, in die Zuführleitung 9 eingeordnetes Wegeventil 21 mit einem zugeordneten Drosselventil 20 dient im übertragenen Sinn demselben Zweck wie das Wegeventil 19, jedoch bezogen auf den zwischen den Komponenten 4 und 5 ausgebildeten Luftspalt mit der Dicke Δx. Damit wird eine noch weitergehende stabilisierte, schwingungsfreie Lagerung des Objektträgers 1 erreicht.Another, in the supply line 9 arranged directional control valve 21 with an associated throttle valve 20 In the figurative sense serves the same purpose as the directional control valve 19 , but relative to that between the components 4 and 5 formed air gap with the thickness .DELTA.x. This is an even more stabilized, vibration-free storage of the slide 1 reached.

11: Objektträgerslides
22: Maskemask
33: Meßobjektivmeasurement objective
4, 54, 5: Komponentecomponent
66: Grundkörperbody
7, 8, 97, 8, 9: Zuführleitungfeed
1010: DruckluftquelleCompressed air source
1111: Steuereinheitcontrol unit
1212: Regeleinrichtungcontrol device
1313: Signalwegpathway
14, 15, 1614 15, 16: 3/2-Wegeventil3/2-way valve
1717: Entlüftungsleitungvent line
18, 19, 2018 19, 20: Drosselventilthrottle valve
Δx, Δy, ΔzΔx, Δy, Δz: Luftspaltenair gaps
X, Y, ZX, Y Z: Koordinatenrichtungencoordinate directions

Claims

Arrangement for positioning an air-bearing, in the coordinate directions X and / or Y slidably disposed slide ( 1 ) of a measuring microscope, comprising: - in the coordinate directions X, Y and Z, the slide ( 1 ) supporting, in each case by a movable and a relatively resting storage area limited air gaps, - supply lines ( 7 . 8th . 9 ) for compressed air to the air gaps, - Actuators for moving the slide ( 1 ) from an actual position Ix, y to a desired position Sx, y, - measuring devices for determining the respective actual position Ix, y, and - a control device ( 12 ) for correcting deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y, characterized by - one with the control device ( 12 ) coupled control unit ( 11 ), designed to reduce the limited in the coordinate direction Z of two bearing surfaces air gap upon reaching the target position Sx, y to contact the two bearing surfaces.

Arrangement according to claim 1, in which - the control device ( 12 ) is designed to correct deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y - during the displacement of the slide ( 1 ) in the coordinate directions X and / or Y, and - during the reduction of the air gap, wherein - the coordinate direction Z is aligned parallel to the direction of gravity and the reduction of the air gap by reducing the prevailing between the two bearing surfaces air pressure is provided so that the slide ( 1 ) lowers due to gravity.

Arrangement according to claim 2, in which - the air gap has a thickness Δz> 150 nm, and - the control device ( 12 ) is adapted to correct deviations between the actual position Ix, y and the target position Sx, y until the thickness .DELTA.z is reduced to an amount in the range of 50 nm to 100 nm.

Arrangement according to one of the preceding claims, with one in the feed line ( 7 ) arranged way valve ( 14 ), in which - in a first switching position the passage for the compressed air is released to the air gap, and - is blocked in a second switching position of this passage, however, the air gap is connected to the free atmosphere, so that a pressure drop occurs in the air gap.

Arrangement according to claim 4, wherein the directional control valve ( 14 ) is designed as electrically controllable 3/2-way valve and with the control device ( 12 ).

Arrangement according to one of the preceding claims, at which as a measuring device a laser interferometer is provided.

Arrangement according to one of the preceding claims which are provided as actuators linear actuators.

Arrangement according to one of the preceding claims, at which a reduction of the air pressure in the in the coordinate direction X and / or in the coordinate direction Y of bearing surfaces limited air gaps with the thickness Δx or Δy is provided upon reaching the target position Sx, y.

Arrangement according to claim 8, wherein the reduction of the air pressure after lowering of the slide ( 1 ) is provided.

Arrangement according to claim 8 or 9, wherein the Reduction of air pressure down to the level of the atmospheric Air pressure takes place.

Arrangement according to one of claims 8 to 10, in which in the supply lines ( 8th . 9 ), which lead to the formed in the coordinate directions X and Y air gaps, electrically controllable 3/2-way valves ( 19 . 21 ) are arranged, in which - in a first switching position, the passage for the compressed air is released to the respective air gap, and - is blocked in a second switching position of this passage, however, the respective air gap is connected to the free atmosphere.

Arrangement according to Claim 11, in which the directional control valves ( 19 . 21 ) via the control unit ( 11 ) with the control device ( 12 ) are connected.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which in the of the directional valves ( 14 . 19 . 21 ) in the free atmosphere leading vent lines ( 17 ) Throttle valves ( 18 . 19 . 20 ) are provided.