DE19805875C1 - Photo mask carrier table for micro-chip manufacture - Google Patents
Photo mask carrier table for micro-chip manufactureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Trägertisch für eine Photomaske in einer Vorrichtung zur
Mikrochip-Herstellung, mit einer Rechteckplatte aus Glas oder Glaskeramik, die
The invention relates to a support table for a photomask in a device for microchip production, with a rectangular plate made of glass or glass ceramic
- - in der betrieblich oberen Plattenseite eine großflächige Zentral-Bohrung zur positionsgenauen Aufnahme der Photomaske und mindestens drei Stütz-Bohrungen zur Aufnahme von höhenverstellenden Aktuatoren, von denen zwei im Abschnitt zwischen einer Seite der Zentral-Bohrung und der einen Rechteck-Schmalseite, beabstandet entlang dieser Schmalseite, und die dritte mittig im Abschnitt zwischen der anderen Seite der Zentral-Bohrung und der anderen Schmalseite angeordnet ist, sowie- A large central hole in the top operational side of the plate for precise positioning of the photomask and at least three Support holes for receiving height-adjusting actuators from which two in the section between one side of the central bore and one rectangular narrow side, spaced along this narrow side, and the third one in the middle between the other side of the Central bore and the other narrow side is arranged, as well
- - Material-Ausnehmungen zur Gewichtsreduktion und zugleich zur Erhöhung der Steifigkeit des Trägertisches- Material recesses for weight reduction and at the same time for Increasing the rigidity of the carrier table
aufweist.having.
Bei der Herstellung von Mikrochips werden gemäß dem Stand der Technik in der Fig. 3 I dargestellte Vorrichtungen verwendet. Von einer nicht dargestellten Lichtquelle wird monochromatisches Licht 1 ausgesandt. Die Strahlung wird durch zwei Spiegelflächen 2a und 2b auf eine Photomaske 3 geleitet, die von einem Trägertisch 4 in vorgegebener Position aufgenommen ist, der aus einer Rechteckplatte aus Glas- oder Glaskeramik besteht, die anhand der Fig. 3 II noch näher beschrieben wird, da sie die Gattung für die Erfindung bildet. In the manufacture of microchips, devices shown in FIG. 3 I are used according to the prior art. Monochromatic light 1 is emitted from a light source, not shown. The radiation is directed through two mirror surfaces 2 a and 2 b onto a photomask 3 , which is received in a predetermined position by a carrier table 4 , which consists of a rectangular plate made of glass or glass ceramic, which is described in more detail with reference to FIG. 3 II , since it forms the genus for the invention.
Anschließend werden die monochromatischen Lichtstrahlen durch ein Linsensystem 5 gebündelt und bilden auf einem Wafer 6, der von einem Wafertisch 7 aufgenommen ist, die von der Photomaske 3 vorgegebenen Leiterbahnstrukturen ab, die in einem späteren Ätzvorgang weggeätzt werden. Auf dem Wafer 6 als Substrat wird eine Vielzahl von gleichartigen integrierten Schaltungen erzeugt, die nach Prüfung auf Funktionsfähigkeit zu den Halbleiter- Mikrochips vereinzelt werden.The monochromatic light beams are then bundled by a lens system 5 and form on a wafer 6 , which is received by a wafer table 7 , the conductor path structures predetermined by the photomask 3 , which are etched away in a later etching process. A large number of identical integrated circuits are produced on the wafer 6 as a substrate and are separated into the semiconductor microchips after being checked for functionality.
Wie die Fig. 3 II zeigt, wird die Photomaske 3 in eine kreisrunde Zentral- Bohrung 8 aufgenommen und in ihrer Lage durch Unterdruck positioniert. Gemäß dem Stand der Technik haben die Photomasken 3 typischerweise eine Größe von 6-Zoll (quadratische Form mit einer Kantenlänge von ca. 152 mm, Dicke ca. 9 mm). Die Größe der Photomaske steht in direktem Zusammenhang mit der Größe der Zentral-Bohrung 8; denn in den Ecken muß der Abstand a der Photomaske 3 zur Innenseite der Zentral-Bohrung 8 mindestens 10 mm betragen.As FIG. 3 shows II, the photomask 3 is received in a circular central bore 8 and positioned in place by negative pressure. According to the prior art, the photomasks 3 typically have a size of 6 inches (square shape with an edge length of approx. 152 mm, thickness approx. 9 mm). The size of the photomask is directly related to the size of the central bore 8 ; because in the corners the distance a of the photomask 3 to the inside of the central bore 8 must be at least 10 mm.
Durch die DE 88 00 272 U1 ist es dabei bekannt, die Photomaske in einer entsprechenden zentrischen Öffnung in einem metallischen Träger zu haltern. Mittels eines derartigen Trägers ist es möglich, die Photomasken auf einfache Weise in der Bohrung des Trägertisches definiert aufzulegen, mit Hilfe von Zentrierstiften und einer Verriegelungsvorrichtung zu halten und durch die zentrische Öffnung hindurch zu bearbeiten. Dadurch ist nicht nur ein automatisches Zuführen der Photomasken auf den Trägertisch, sondern auch eine automatische und einfache Handhabung der Träger mit den Photomasken zwischen den einzelnen Stationen möglich. Der Träger weist dabei in den Eckbereichen dreieckförmige Ausnehmungen zur Gewichtsreduktion ohne Beeinträchtigung der Steifigkeit auf. From DE 88 00 272 U1 it is known that the photomask in one to hold the corresponding central opening in a metallic carrier. By means of such a carrier, it is possible to easily open the photomasks Way in the bore of the support table defined, with the help of Hold centering pins and a locking device and through the to work through the central opening. This is not just one automatic feeding of the photomasks on the support table, but also one automatic and easy handling of the carriers with the photomasks possible between the individual stations. The carrier points in the Corner areas triangular recesses for weight reduction without Impaired rigidity.
Während des Belichtungsvorganges des Wafers 6 werden mittels zugeordneter Antriebe Bewegungen des Trägertisches 4 für die Photomaske 3 als auch des Wafertisches 7 vorgenommen. Der Trägertisch 4 für die Photomaske führt dabei ausschließlich Bewegungen in X-Richtung durch, während der Wafertisch 7 in X- und Y-Richtung bewegt wird.During the exposure process of the wafer 6 , movements of the carrier table 4 for the photomask 3 and of the wafer table 7 are carried out by means of assigned drives. The support table 4 for the photomask only performs movements in the X direction, while the wafer table 7 is moved in the X and Y directions.
Bei der Ausbildung nach dem Stand der Technik liegen die Beschleunigungswerte beim Trägertisch für die Photomaske 3 in der Größenordnung von 3 g (ca. 30 m/sec2). Aufgrund der Beschleunigungsamplituden ergeben sich zwei grundlegende Anforderungen an die Ausbildung des Trägertisches 4 für die Photomaske 3. Auf der einen Seite muß eine Reduzierung bzw. Minimierung der bewegten Massen erfolgen, und zum anderen eine Erhöhung der dynamischen Steifigkeiten. Denn durch die Beschleunigungsamplituden wird das System zu Eigenschwingungen angeregt, die Abbildungsfehler auf dem Wafer zur Folge haben. In the configuration according to the prior art, the acceleration values at the support table for the photomask 3 are in the order of 3 g (approx. 30 m / sec 2 ). Due to the acceleration amplitudes, there are two basic requirements for the design of the support table 4 for the photomask 3 . On the one hand, there must be a reduction or minimization of the moving masses, and on the other hand an increase in the dynamic stiffness. Because the acceleration amplitudes stimulate the system to natural vibrations, which result in aberrations on the wafer.
Während des Belichtungsvorganges des Wafers 6 werden die Bewegungen des Trägertisches 4 für die Photomaske 3 überwacht und Lageabweichungen durch Stellglieder (Aktuatoren) kompensiert. Für die Z-Koordinate sind dies drei Aktuatoren, die in Stütz-Bohrungen 9a, 9b und 9c des Trägertisches 4 aufgenommen sind. Für die Kompensation in X-Richtung ist ein Lorentz-Motor 10 vorgesehen, der an einer Schmal-Stirnseite des Trägertisches 4 befestigt ist, und zwar an der Seite, an der sich die Stütz-Bohrungen 9a und 9b für zwei Z-Aktuatoren befinden.During the exposure process of the wafer 6 , the movements of the support table 4 for the photomask 3 are monitored and positional deviations are compensated for by actuators. For the Z coordinate, these are three actuators which are accommodated in support bores 9 a, 9 b and 9 c of the carrier table 4 . For compensation in the X direction, a Lorentz motor 10 is provided, which is attached to a narrow end face of the support table 4 , on the side on which the support holes 9 a and 9 b for two Z actuators are located.
Ein für die Größe des Trägertisches für die Photomaske maßgeblicher Parameter ist die Notwendigkeit der Anbringung eines Interferometerspiegels auf einer der langen Seitenflächen (nicht dargestellt). Die Spiegellänge bestimmt dabei die Abmessung der Längsseite des Trägertisches.A key parameter for the size of the support table for the photomask is Need to attach an interferometer mirror to one of the long ones Side faces (not shown). The length of the mirror determines the dimension of the Long side of the carrier table.
Würde man unter dieser Vorgabe beispielsweise einen Trägertisch für eine Photomaske mit den Abmaßen 560×450×66 mm aus einem Block (z. B. dem Glas-Werkstoff Zerodur®, mit einer Dichte von 250 kg/m3) herstellen, abzüglich der Bohrungen für die Photomaske und der Z-Aktuatoren, dann entspräche dies etwa einer Gesamtmasse von 30 kg. Die Anforderungen hinsichtlich der Masse, um geeignete Beschleunigungswerte zu erreichen, liegen jedoch im Bereich zwischen 10 bis 14 kg.If one were to produce a support table for a photomask with the dimensions 560 × 450 × 66 mm from a block (e.g. the glass material Zerodur®, with a density of 250 kg / m 3 ) minus the holes for the photomask and the Z-actuators, this would correspond to a total mass of 30 kg. However, the mass requirements in order to achieve suitable acceleration values are in the range between 10 and 14 kg.
Zur Gewichtsreduzierung werden daher gemäß dem Stand der Technik Taschen aus dem Vollmaterial gefräst. Eine mögliche Ausführung ist in Fig. 4 dargestellt. Im Teil I der Fig. 4 ist die Ansicht von oben auf den Trägertisch 4 mit der Zentral-Bohrung 8 für die Aufnahme der Photomaske 3 dargestellt, mit einer Reihe von Taschen 11 und 11', die Sackbohrungen darstellen, die an beiden Längsseiten des Trägertisches ausgebildet sind.To reduce weight, pockets are therefore milled from the solid material according to the prior art. A possible embodiment is shown in Fig. 4. In part I of Fig. 4, the top view of the support table 4 is shown with the central bore 8 for receiving the photomask 3 , with a series of pockets 11 and 11 ', which represent blind holes, on both long sides of the support table are trained.
Im Teil II ist die Ansicht von unten dargestellt, mit Taschen 11'' in Form von Sackbohrungen, die nach Steifigkeitsgesichtspunkten verteilt ausgebildet sind. Die Form der Taschen kann rechteckig, wabenförmig oder dreieckig sein. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Trägertisches führt man die Taschen mit Hinterfräsungen 11a aus, wie aus Fig. 2 III zu ersehen ist. Die Bearbeitungsrichtung ist dabei auf die Dickenrichtung (analog zu den Stütz-Bohrungen für die Z-Aktuatoren) beschränkt. Dabei liegen die minimalen Wanddicken in der Größenordnung von 4 bis 5 mm. Geringere Wanddicken lassen sich aufgrund der Schnittkräfte und unter Berücksichtigung des spröden Werkstoffverhaltens von Glas bzw. Glaskeramik mit konventionellen Fräsoperationen nicht realisieren.Part II shows the view from below, with pockets 11 ″ in the form of blind holes, which are distributed according to stiffness considerations. The shape of the pockets can be rectangular, honeycomb or triangular. To increase the rigidity of the support table, the pockets are designed with rear milling 11 a, as can be seen from Fig. 2 III. The machining direction is limited to the thickness direction (analogous to the support holes for the Z actuators). The minimum wall thicknesses are in the order of 4 to 5 mm. Due to the cutting forces and taking into account the brittle material behavior of glass or glass ceramics, smaller wall thicknesses cannot be achieved with conventional milling operations.
Mit diesen Maßnahmen lassen sich Trägertische für 6-Zoll-Photomasken mit einer Masse von ca. 14 kg herstellen.With these measures, carrier tables for 6-inch photomasks can be used with a Make a mass of approx. 14 kg.
Für den Betrieb ist es nun von besonderer Bedeutung, daß die dynamische Steifigkeit ausreichend hoch ist, damit es während des Belichtungsvorganges nicht zu störenden Schwingungen kommt. Hersteller von Vorrichtungen für die Mikrochip-Herstellung fordern für die Biegeschwingung des Gesamtsystems eine Frequenz von mindestens 500 Hz.For operation, it is now of particular importance that the dynamic rigidity is sufficiently high that it is not to be disturbed during the exposure process Vibrations is coming. Manufacturer of devices for microchip production require a frequency of at least 500 for the bending vibration of the overall system Hz.
Die mit der bekannten Konstruktion erzielbaren Biege-Eigenfrequenzen liegen jedoch nur in der Größenordnung von ca. 450 Hz. Diese Werte beziehen sich auf einen Glasblock ohne Anbauteile (Z-Motor, Lorentz-Motor) bei frei-frei-Lagerung. Besonders kritisch ist dabei der Abschnitt 4b zwischen der Zentral-Bohrung 8 und der Rechteck-Schmalseite, in dem die Stütz-Bohrungen 9a, b für zwei Aktuatoren ausgeformt sind, an dem auch auch der Lorentz-Motor 10 befestigt ist (Fig. 3 II).However, the bending natural frequencies that can be achieved with the known construction are only in the order of magnitude of approximately 450 Hz. These values refer to a glass block without attachments (Z motor, Lorentz motor) with free-free storage. The section 4 b between the central bore 8 and the rectangular narrow side is particularly critical, in which the support bores 9 a, b are formed for two actuators, to which the Lorentz motor 10 is also attached ( FIG. 3 II).
Änderungen der Taschengröße in den beiden Randbereichen des Trägertisches für die Photomaske zeigen, daß eine deutliche Erhöhung der dynamischen Steifigkeiten nicht möglich ist. Die Biege-Eigenfrequenzen lagen dabei im Bereich zwischen 700 ± 30 Hz. Vergleichende experimentelle Schwingungsuntersuchungen haben dabei gezeigt, daß eine sehr gute Korrelation der berechneten und gemessenen Größen gegeben ist.Changes to the pocket size in the two edge areas of the carrier table for the Photomask show that there is no significant increase in dynamic stiffness is possible. The natural bending frequencies were in the range between 700 ± 30 Hz. Comparative experimental vibration studies have shown that there is a very good correlation between the calculated and measured quantities.
Eine Änderung der Lage der Taschen führt, wie Untersuchungen gezeigt haben, ebenfalls zu keiner nennenswerten Erhöhung der dynamischen Steifigkeit. A change in the position of the pockets, as studies have shown, also to no significant increase in dynamic stiffness.
Die bekannten konstruktiven Maßnahmen zur Gewichtsreduzierung und zugleich Versteifung des Trägertisches für eine Photomaske beschränken die Abmessungen des Trägertisches, so daß gemäß dem Stand der Technik nur Trägertische für eine 6-Zoll- Photomaske möglich sind.The well-known constructive measures for weight reduction and at the same time Stiffening the support table for a photomask restrict the dimensions of the Carrier tables, so that according to the prior art only carrier tables for a 6-inch Photo mask are possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Trägertisch für eine Photomaske der eingangs genannten Art, dessen Biege-Steifigkeit bei gleichzeitiger Massereduzierung zu erhöhen.The invention has for its object, starting from a support table for a Photomask of the type mentioned, its bending stiffness at the same time Increase mass reduction.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Material- Ausnehmungen in dem Abschnitt der Rechteckplatte, in dem die beiden Stütz- Bohrungen ausgeformt sind, flächendeckend unter Belassung von vorgegebenen Zwischen-Wandstärken so ausgebildet und angeordnet sind, daß, ausgehend von der Mitte der zugehörigen Rechteck-Schmalseite eine V-förmige, die Stütz-Bohrungen zum Rand der Zentral-Bohrung hin innen tangential streifende Zwischen-Wandstärken- Struktur mit einem Mittensteg zur Zentral-Bohrung hin, gegegeben ist.This object is achieved according to the invention in that the material Recesses in the section of the rectangular plate in which the two support Holes are formed, covering the entire area, while leaving predetermined Intermediate wall thicknesses are so designed and arranged that, starting from the In the middle of the associated rectangular narrow side a V-shaped, the support holes for Edge of the central bore towards the inside tangentially grazing intermediate wall thickness Structure with a central web towards the central bore is given.
Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung ist es insbesondere möglich, einen entsprechend größeren, biegesteifen Trägertisch für eine 9-Zoll-Photomaske zu schaffen, dessen Masse im geforderten Bereich zwischen 10 und 14 kg liegt, mit einer die Hersteller-Vorgaben übertreffenden Biegesteifigkeit, ausgedrückt durch eine entsprechend hohe Eigenfrequenz der Biegeschwingung. Die dynamische Steifigkeit ist dabei, insbesondere durch die Versteifung im kritischen Tischabschnitt mit den beiden Z-Aktuatoren so hoch, daß die Schwingungsanfälligkeit bei transienter Erregung sehr reduziert ist.The measures according to the invention make it possible, in particular, to correspondingly larger, rigid support table for a 9-inch photomask create, whose mass is in the required range between 10 and 14 kg, with a bending stiffness exceeding the manufacturer's specifications, expressed by a correspondingly high natural frequency of the bending vibration. The dynamic stiffness is thereby, in particular by stiffening in the critical table section with the two Z actuators so high that the susceptibility to vibrations with transient excitation is very high is reduced.
Die 9-Zoll-Photomaske ermöglicht es, daß in einem Arbeitsvorgang mehr Mikrochips zur gleichen Zeit auf dem Wafer belichtet werden, wodurch die Produktivität bei der Herstellung der Mikrochips vergrößert wird. Der Trägertisch ist auf der anderen Seite aber dynamisch so steif, daß er mit Beschleunigungen von ca. 5 g (ca. 50 m/sec2) und größer bewegbar ist, ohne daß die Schwingungsanfälligkeit ein bestimmtes Maß überschreitet. Durch diese hohen Beschleunigungswerte ist die Produktivität bei der Mikrochip-Herstellung ebenfalls gesteigert.The 9-inch photomask allows more microchips to be exposed on the wafer at the same time in one operation, increasing productivity in the manufacture of the microchips. On the other hand, the carrier table is dynamically so stiff that it can be moved with accelerations of approx. 5 g (approx. 50 m / sec 2 ) and larger, without the susceptibility to vibrations exceeding a certain level. These high acceleration values also increase productivity in microchip manufacturing.
Für die Größe der Steifigkeit und der Gewichtsreduzierung kommt auch den Material- Ausnehrnungen im Randbereich beider Längsseiten des Trägertisches eine besondere Bedeutung bei. Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann diese so getroffen werden, daß die Material-Ausnehmungen im Randbereich beider Längsseiten der Rechteckplatte als eine Folge von Taschen, aufgereiht entlang dieser Längsseiten, ausgebildet sind.For the size of the rigidity and the weight reduction, the material Excerpts in the edge area of both long sides of the carrier table a special one Meaning at. According to a first embodiment of the invention, this can be done in this way be that the material recesses in the edge region of both long sides of the Rectangular plate as a series of pockets, lined up along these long sides, are trained.
Eine noch größere Materialreduzierung läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erzielen, wenn die Material-Ausnehmungen im Randbereich beider Längsseiten der Rechteckplatte als stirnseitige Längsbohrungen, die sich in der Plattenebene erstreckten, ausgebildet sind.According to a further embodiment, an even greater reduction in material can be achieved achieve the invention if the material recesses in the edge region of both Long sides of the rectangular plate as frontal longitudinal bores, which are in the Plate level extended, are formed.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß die Längsbohrungen mit standardisierten Fertigungsverfahren für Glas ausgebildet werden können, so daß auf kostenintensive Sonderverfahren verzichtet werden kann.Another advantage of this embodiment is that the longitudinal bores with standardized manufacturing processes for glass can be trained so that on costly special procedures can be dispensed with.
Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Längsbohrungen, insbesondere dann, wenn sie gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als dünnwandiges geschlossenes Kastenprofil ausgebildet sind, in Verbindung mit dem üblichen Einsatz von Dreiecksstrukturen bei den Material-Ausnehmungen, bei sonst unveränderten Abmaßen (Länge, Breite und Höhe) des Glas-Trägertisches, kann gemäß der Erfindung eine signifikante Reduzierung des Gewichtes auf bis zu 10 kg und eine deutliche Erhöhung der dynamischen Steifigkeiten erreicht werden. Die dynamische Eigenfrequenz des Glas-Trägertisches ohne Anbauteile kann auf über 500 Hz und die Biegefrequenz über 850 Hz, jeweils bei frei-freier Lagerung gesteigert werden.Through the longitudinal bores designed according to the invention, in particular when it according to a development of the invention as a thin-walled closed Box profile are formed in connection with the usual use of Triangular structures in the material recesses, with otherwise unchanged dimensions (Length, width and height) of the glass support table, can according to the invention significant weight reduction up to 10 kg and a significant increase dynamic stiffness can be achieved. The dynamic natural frequency of the Glass support table without attachments can over 500 Hz and the bending frequency over 850 Hz, each increase with free-free storage.
Trägertische der vorgenannten Art besitzen einen sogenannten Lorentz-Motor für die X-Komponenten-Bewegung des Trägertisches. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Motor in einem Ausschnitt an einer Schmalseite des Trägertisches integriert. Durch diese Maßnahme wird der Schwerpunkt des Gesamtsystems zum Zentrum hin verlagert, d. h. die freie Biegelänge reduziert bzw. die Biegefrequenz erhöht.Carrier tables of the aforementioned type have a so-called Lorentz motor for the X-component movement of the carrier table. According to a training of Invention is the motor in a cutout on a narrow side of the support table integrated. Through this measure, the focus of the overall system becomes Center shifted, d. H. the free bending length is reduced or the bending frequency elevated.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf den Randbereichen der Oberseite des Trägertisches, in denen die Längsbohrungen ausgebildet sind, d. h. im speziellen auf den Oberseiten der Kastenprofile, Versteifungsrippen aufgebracht. Diese Versteifungsrippen können dabei aufgeklebt oder bei feinpolierten Flächen durch einfache Adhäsion aufgebracht werden. Die Größe der Rippen richtet sich nach den vorhandenen Platzverhältnissen. Die Aufbringung der Versteifungsrippen wirkt sich günstig auf die Erhöhung der Biegefrequenz aus.According to a further embodiment of the invention, the Top of the support table in which the longitudinal bores are formed, d. H. in the special applied to the tops of the box profiles, stiffening ribs. This Stiffening ribs can be glued on or through on finely polished surfaces simple adhesion can be applied. The size of the ribs depends on the available space. The application of the stiffening ribs has an effect favorable to the increase in the bending frequency.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Versteifungsrippen außermittig auf Höhe des Schwerpunktes des Gesamtsystems aufgebracht. Durch diese Maßnahme kann eine besonders hohe Biegefrequenz erzielt werden.According to a further embodiment of the invention, the stiffening ribs are applied off-center at the level of the center of gravity of the overall system. Through this Measure, a particularly high bending frequency can be achieved.
Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher beschrieben. Dabei ergeben sich auch weitere Ausgestaltungen der Erfindung.Using an embodiment shown in the drawings Invention described in more detail. This also results in further configurations of the Invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des gemäß der Erfindung ausgebildeten Trägertisches für eine Photomaske mit einer Draufsicht auf eine erste Variante des Trägertisches gemäß der perspektivischen Darstellung in der Teilfigur I mit der zugehörigen ebenen Darstellung in der Ansicht II, sowie eine Draufsicht auf eine zweite Variante des Trägertisches mit einer perspektivischen Darstellung in der Draufsicht im Figurenteil III und einer ebenen Darstellung in der Ansicht IV, Fig. 1 shows a preferred embodiment of the support table designed according to the invention for a photomask with a top view of a first variant of the support table according to the perspective view in partial figure I with the associated flat view in view II, and a top view of a second variant of the Carrier table with a perspective view in plan view in part III and a flat view in view IV,
Fig. 2 eine bevorzugte Ausbildung des Profiles für die Längsbohrungen in dem Trägertisch, und zwar in der Ansicht I als idealisierte Hohlstruktur und in der Ansicht II als gebohrter Hohlquerschnitt, sowie die Ausbildung von Hinterschneidungen in den Material-Ausnehmungen im Figurenteil III,2 shows a preferred embodiment of the profile for the longitudinal bores in the support table, specifically in view I as an idealized hollow structure and in view II as a drilled hollow cross section, and the formation of undercuts in the material recesses in FIG. III,
Fig. 3 eine Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Mikrochip- Herstellung, mit einer prinzipiellen Darstellung der Gesamtvorrichtung in der Teilzeichnung I und eine Darstellung des dabei verwendeten üblichen Trägertisches für eine Photomaske in der Teilfigur II, und Fig. 3 is an illustration of a known device for microchip manufacture, with a basic illustration of the overall apparatus in the drawing part I and a representation of the conventional support table used in this case for a photomask in the partial figure II, and
Fig. 4 eine bekannte Ausführungsform von Material-Ausnehmungen in der Ober- und Unterseite des Trägertisches. Fig. 4 shows a known embodiment of material recesses in the top and bottom of the support table.
Die Fig. 1 zeigt in den Darstellungen I und II eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägertisches 4 für eine Photomaske 3 in einer Vorrichtung zur Mikrochip-Herstellung entsprechend der Darstellung in Fig. 3. Die Teilfigur I zeigt dabei eine perspektivische Darstellung einer Draufsicht auf die Oberseite des Trägertisches entsprechend der Darstellung des bekannten Trägertisches gemäß Fig. 4. Der Trägertisch 4 besteht aus einer Rechteckplatte aus Glas oder Glaskeramik mit der Zentral-Bohrung 8 zur positionsgenauen Aufnahme der Photomaske 3. Ferner sind, wie in der Fig. 4, die Stütz-Bohrungen 9a bis 9c für die Aufnahme der Aktuatoren in der Z-Richtung dargestellt. Fig. 1 shows, in the diagrams I and II, an embodiment of the support table 4 of the present invention for a photomask 3 in a device for microchip manufacturing, as shown in Fig. 3. The figure part I shows a perspective representation of a top view of the top of the Carrier table corresponding to the representation of the known carrier table according to FIG. 4. The carrier table 4 consists of a rectangular plate made of glass or glass ceramic with the central bore 8 for receiving the photomask 3 in the correct position. Furthermore, as in FIG. 4, the support bores 9 a to 9 c are shown for receiving the actuators in the Z direction.
In dem Trägertisch 4 sind, von der Oberseite aus, taschenförmige Material- Ausnehmungen 11, 11', 11'' mit Hinterschneidungen 11a gemäß Fig. 2, Teil III ausgebildet.Are in the support table 4, from the top, pocket-like material recesses 11, 11 ', 11' 'formed with undercuts 11 a according to Fig. 2, part III.
Im Randbereich beider Längsseiten des Trägertisches 4 sind die Material- Ausnehmungen als eine Folge von quadratischen Sackbohrungen = Taschen 11, 11', aufgereiht entlang diesen Längsseiten, ausgebildet, wogegen die Material- Ausnehmungen in den Tischabschnitten 4a und 4b zu beiden Seiten der Zentral- Bohrung 8, in denen sich die Stütz-Bohrungen 9a, 9b, 9c für die (nicht dargestellten) Z-Aktuatoren befinden, als dreiecksförmige Taschen 11'' ausgebildet sind, die flächendeckend unter Belassung von minimal notwendigen Wandstärken zwischen den Taschen, ausgeformt sind.In the edge area of both long sides of the carrier table 4 , the material recesses are formed as a sequence of square blind holes = pockets 11 , 11 ', lined up along these long sides, whereas the material recesses in the table sections 4 a and 4 b on both sides of the central - Bore 8 , in which the support holes 9 a, 9 b, 9 c for the (not shown) Z-actuators, are designed as triangular pockets 11 '', which cover the entire surface while leaving the minimum necessary wall thicknesses between the pockets are formed.
Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem Abschnitt 4b mit den beiden Stütz- Bohrungen 9a, 9b für die beiden Aktuatoren zu, der durch die beiden Bohrungen besonders kritisch hinsichtlich der Ausbildung von niederfrequenten Biegeschwingungen ist.Section 4 b with the two support bores 9 a, 9 b is of particular importance for the two actuators, which is particularly critical with regard to the formation of low-frequency bending vibrations due to the two bores.
Es hat sich gezeigt, daß die Biegefrequenz sich optimal beeinflussen läßt, wenn die dreiecksförmigen Taschen flächendeckend so angeordnet sind, daß, ausgehend von der Mitte der zugehörigen Rechteck-Schmalseite, eine V-förmige, die Stützbohrungen 9a, 9b zum Rand der Zentral-Bohrung 8 hin innen tangential streifende Zwischen- Wandstärken-Struktur 4c, 4c' mit einem Mittensteg 4d zur Zentral-Bohrung 8 hin, gegeben ist. Diese V-Struktur 4c, 4c' des stehengebliebenen Materials mit dem Mittensteg 4d ist in der Darstellung nach Fig. 1 II strichliert dargestellt. Man erkennt auch deutlich den tangentialen Verlauf dieser Materialstege entlang den V-Linien 4c, 4c'.It has been shown that the bending frequency can be optimally influenced if the triangular pockets are arranged so that, starting from the center of the associated rectangular narrow side, a V-shaped, the support holes 9 a, 9 b to the edge of the center -Bore 8 towards the inside tangentially grazing intermediate wall structure 4 c, 4 c 'with a central web 4 d to the central bore 8 , is given. This V-structure 4 c, 4 c 'of the remaining material with the central web 4 d is shown in dashed lines in the illustration according to FIG. 1 II. The tangential course of these material webs along the V lines 4 c, 4 c 'can also be clearly seen.
Die Ausbildung und Verteilung der taschenförmigen Materialausnehmung 11'' ist nur beispielhaft. Die Material-Ausnehmungen können auch andere Konfigurationen bzw. eine andere Verteilung haben, jedoch unter Erhalt der V-Struktur, wobei der Gesichtspunkt der optimalen Versteifung im Vordergrund steht. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen taschenförmige Material-Ausnehmungen nicht nur auf der Oberseite wie dargestellt, sondern auch auf der Unterseite der Rechteckplatte ausgeformt sein können (nicht dargestellt).The design and distribution of the pocket-shaped material recess 11 ″ is only an example. The material recesses can also have other configurations or a different distribution, but while maintaining the V-structure, the focus being on optimal stiffening. Embodiments are also conceivable in which pocket-shaped material recesses can be formed not only on the upper side as shown, but also on the underside of the rectangular plate (not shown).
In den Figurenteilen 1 III und IV ist eine zweite Variante für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Trägertisches 4 dargestellt, die sich von der ersten Variante nach den Figurenteilen I und II durch die Ausbildung der Material-Ausnehmungen im Randbereich beider Längsseiten der Rechteckplatte des Trägertisches 4 unterscheidet. Diese sind bei der zweiten Variante nicht als eine Folge von Taschen, sondern als stirnseitige Längsbohrungen 12a und 12b, die sich in der Plattenebene erstrecken, ausgebildet. Diese Längsbohrungen sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise als dünnwandiges, geschlossenes Kastenprofil ausgebildet, welches in der Fig. 2 in den Teilen I und II näher dargestellt ist, wie später noch erläutert werden wird.In the parts 1 III and IV, a second variant for the formation of the support table 4 according to the invention is shown, which differs from the first variant according to the parts I and II by the formation of the material recesses in the edge region of both longitudinal sides of the rectangular plate of the support table 4 . In the second variant, these are not designed as a series of pockets, but rather as frontal longitudinal bores 12 a and 12 b, which extend in the plane of the plate. According to one embodiment of the invention, these longitudinal bores are preferably designed as a thin-walled, closed box profile, which is shown in more detail in parts I and II in FIG. 2, as will be explained later.
Mit einer derartigen Ausführungsform läßt sich eine besonders hohe Materialreduzierung bei hoher Biegesteifigkeit erzielen.With such an embodiment, a particularly high one can be achieved Achieve material reduction with high bending stiffness.
Zur Verbesserung der Steifigkeit und der Erhöhung der Eigenfrequenz sind auf den Randbereichen der Längsseiten des Trägertisches 4, in denen die Längsbohrungen 12a und 12b ausgebildet sind, Versteifungsrippen 13a und 13b aufgebracht. Vorzugsweise sind diese Versteifungsrippen, wie dargestellt, auf Höhe des Schwerpunktes M2 des Gesamtsystems außermittig aufgebracht, so daß der Verlagerung des Schwerpunktes von M1 (ohne Motor) zu M2 mit angeflanschtem Lorentz-Motor 10 Rechnung getragen werden kann. Um diesen Schwerpunktversatz möglichst gering zu halten, ist im Abschnitt 4b ein Ausschnitt 4e am Trägertisch 4 vorgesehen, der die Länge der Längsseiten unbeeinflußt läßt (wegen der notwendigen Länge des Interferometerspiegels), aber den Lorentz-Motor 10 etwas näher zum Zentrum hin bringt. Der Abschnitt 4e dient dabei auch einer weiteren Gewichtsreduzierung.To improve the rigidity and increase the natural frequency, stiffening ribs 13 a and 13 b are applied to the edge regions of the long sides of the support table 4 , in which the longitudinal bores 12 a and 12 b are formed. These stiffening ribs, as shown, are preferably applied off-center at the center of gravity M2 of the overall system, so that the shift of the center of gravity from M1 (without a motor) to M2 with a flange-mounted Lorentz motor 10 can be taken into account. In order to keep this center of gravity offset as small as possible, a section 4 e is provided on the support table 4 in section 4 b, which leaves the length of the long sides unaffected (because of the necessary length of the interferometer mirror), but brings the Lorentz motor 10 somewhat closer to the center . Section 4 e also serves to further reduce weight.
Ein bevorzugter Querschnitt für die Längsbohrungen 12a und 12b ist in der Fig. 2 dargestellt, wobei die Teilzeichnung I eine idealisierte Hohlstruktur zeigt, mit einer Gewichtsersparnis von 67%, und wobei die Teilzeichnung II einen mit Bohrern von unterschiedlichen Durchmessern gebohrten Hohlquerschnitt zeigt, mit einer Gewichtsersparnis von 63%. Die minimale Wanddicke "d" soll bei den Längsbohrungen, wie bei den taschenförmigen Material-Ausnehmungen ebenfalls in der Größenordnung von 4-5 mm liegen, auch wegen möglicher Abweichungen des Bohrers von der Ideallinie. Diese Maße stellen einen guten Kompromiß zwischen Herstellung und Gewichtsminimierung dar. Für eine hohe Biegesteifigkeit, d. h. ein hohes Flächenträgheitsmoment gegen Biegung haben die seitlichen Strukturen einen größeren Einfluß als die beiden Flächen oben und unten. Als Richtlinie zur Konstruktion kann man den Quotienten h/b einführen, der Angaben über das Profil der Längsbohrung gibt. Für die Konstruktion des Trägertisches zeigt es sich, daß unter Berücksichtigung der äußere Abmaße ein Quotient von ca. 1,2-1,5 optimal ist. Bei einem Trägertisch für eine 9 Zoll-Photomaske beträgt die Höhe des Profils ca. 66 mm und die Breite 50 mm.A preferred cross section for the longitudinal bores 12 a and 12 b is shown in FIG. 2, partial drawing I showing an idealized hollow structure, with a weight saving of 67%, and partial drawing II showing a hollow cross section drilled with drills of different diameters, with a weight saving of 63%. The minimum wall thickness "d" for the longitudinal bores, as with the pocket-shaped material recesses, should also be in the order of 4-5 mm, also due to possible deviations of the drill from the ideal line. These dimensions represent a good compromise between production and weight minimization. For a high bending stiffness, ie a high moment of inertia against bending, the lateral structures have a greater influence than the two surfaces above and below. As a guideline for the construction, the quotient h / b can be introduced, which gives information about the profile of the longitudinal bore. For the construction of the carrier table it turns out that a quotient of approx. 1.2-1.5 is optimal taking into account the external dimensions. For a support table for a 9 inch photo mask, the height of the profile is approx. 66 mm and the width is 50 mm.
Denkbar wäre es auch, Kastenprofile quer anzuordnen. Diese haben jedoch, wie Untersuchungen gezeigt haben, im Vergleich zu Dreiecktaschen keinerlei Vorteile hinsichtlich dynamischer Steifigkeit und Gewichtsersparnis.It would also be conceivable to arrange box profiles transversely. However, these have how Studies have shown no advantages compared to triangular bags in terms of dynamic rigidity and weight savings.
Die Fig. 2, Teilzeichnung II, zeigt auch einen weiteren Vorteil des dünnwandigen geschlossenen Kastenprofils 12a bzw. 12b. Es ist ersichtlich, daß sich durch die Mehrfachbohrungen im Bereich der Kanten des Profils große Übergangsradien ergeben. Dadurch werden Spannungsspitzen in dem Trägertisch im Profilbereich vermieden, wie sie bei scharfen Kanten oder Absätzen bei äußeren Belastungen an sich auftreten.The Fig. 2, part II drawing also shows a further advantage of the thin-walled closed box profile 12 a and 12 b. It can be seen that the multiple bores in the region of the edges of the profile result in large transition radii. This avoids stress peaks in the support table in the profile area, as they occur with sharp edges or shoulders under external loads.
Ein weiterer Vorteil der Längsbohrung-Variante nach den Figurenteilen 1, III und IV ergibt sich bei der Herstellung des Interferometerspiegels (nicht dargestellt) auf einer Längs-Seitenfläche. Die notwendige Länge des Interferometer-Spiegels bestimmt letztlich die Länge des Trägertisches, im Fall einer 9-Zoll-Photomaske beträgt die Spiegellänge 556 mm zuzüglich einer Toleranz für die Bearbeitung von 2 mm auf beiden Seiten, so daß sich eine erforderliche Länge von ca. 560 mm ergibt. Bei der Taschenstruktur des bekannten Trägertisches nach Fig. 4, Teilzeichnung I, d. h. durch die Materialausnehmung 11 und 11' entlang der beiden Längsseiten, ergeben sich entlang der Längsachse unterschiedliche Steifigkeiten, denn jeweils im Bereich der Ausnehmungen ist die Steifigkeit herabgesetzt. Beim notwendigen Polieren der Seitenflächen erfahren die Bereiche mit geringerer Steifigkeit höhere elastische Verformungen als die Bereiche mit höherer Steifigkeit. Bei der Entlastung führt dies zu einer elastischen Rückfederung und damit zu einer Welligkeit entlang der Längsachse. Beim geschlossenen Kastenprofil gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1, Teilzeichnung II ist jedoch mit Vorteil die Steifigkeit entlang der Längsachse und ebenfalls in Richtung der z-Koordinate konstant und damit auch die elastische Rückfederung nach dem Poliervorgang. Es tritt dadurch keine Welligkeit wie im bekannten Fall auf.Another advantage of the longitudinal bore variant according to the figure parts 1 , III and IV results from the production of the interferometer mirror (not shown) on a longitudinal side surface. The necessary length of the interferometer mirror ultimately determines the length of the support table, in the case of a 9-inch photomask, the mirror length is 556 mm plus a tolerance for processing 2 mm on both sides, so that a required length of approx. 560 mm results. In the case structure of the known support table according to Fig. 4, part drawing I, ie, by the material cutout 11 and 11 along the two longitudinal sides, yield 'along the longitudinal axis different rigidities, for each case in the region of the recesses, the rigidity is lowered. When the side surfaces are polished, the areas with lower rigidity experience higher elastic deformations than the areas with higher rigidity. When relieved, this leads to elastic springback and thus to a ripple along the longitudinal axis. In the closed box profile according to the embodiment according to FIG. 1, partial drawing II, however, the rigidity along the longitudinal axis and likewise in the direction of the z coordinate is advantageously constant and thus also the elastic springback after the polishing process. As a result, there is no ripple as in the known case.
Claims (9)
- - in der betrieblich oberen Plattenseite eine großflächige Zentral-Bohrung (8) zur positionsgenauen Aufnahme der Photomaske (3), und mindestens drei Stütz-Bohrungen (9a, b, c), zur Aufnahme von höhenverstellenden Aktuatoren, von denen zwei im Abschnitt (4b) zwischen einer Seite der Zentral-Bohrung (8) und der einen Rechteck- Schmalseite, beabstandet entlang dieser Schmalseite, und die dritte mittig im Abschnitt (4a) zwischen der anderen Seite der Zentral-Bohrung (8) und der anderen Schmalseite angeordnet ist, sowie
- - Material-Ausnehmungen (11, 11', 11''; 12a, b) zur Gewichtsreduktion und zugleich zur Erhöhung der Steifigkeit des Trägertisches
- - In the operationally upper side of the plate, a large-area central bore ( 8 ) for receiving the photomask ( 3 ) in the correct position, and at least three support bores ( 9 a, b, c), for receiving height-adjusting actuators, two of which are in the section ( 4 b) between one side of the central bore ( 8 ) and one rectangular narrow side, spaced along this narrow side, and the third center in section ( 4 a) between the other side of the central bore ( 8 ) and the other narrow side is arranged as well
- - Material recesses ( 11 , 11 ', 11 ''; 12 a, b) for weight reduction and at the same time to increase the rigidity of the support table
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