DE3938156A1

DE3938156A1 - Probenbewegungsvorrichtung, probenbewegungssystem und halbleiterherstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3938156A1
Application number: DE3938156A
Authority: DE
Inventors: Isao Kobayashi; Yosuke Hamada; Kenji Mori; Hiromu Hirai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1990-05-17
Anticipated expiration: 2009-11-17
Also published as: JPH02139150A; JP2960423B2; DE3938156C2; US5073912A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Probenbewegungsvorrichtung, ein Probenbewegungssystem und eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, die für die Bewegung einer Probe geeignet sind, die eine hochgenaue Positionierung erfordert, wie z. B. einen Wafer bei der Halbleiterstellung.

Bei dem Massenproduktionsverfahren von LSI-Chips wird oft ein Belichtungsverfahren eingesetzt, das auf der sogenannten Schritt/Wiederhol-Technik (step and repeat technique) basiert, bei der ein Schaltungsmuster auf einem Wafer sequenziell durch hintereinanderfolgenes Belichten belichtet wird, indem wiederholt der Wafer bewegt und positioniert wird. Dieser Typ von Belichtungssystem benötigt eine Probenbewegungsvorrichtung zum Bewegen und Positionieren der Wafer mit hoher Genauigkeit.

Ein XY-Objekttisch wird allgemein in solch einer Probenbewegungsvorrichtung eingesetzt. Eine Verbesserung in der Feldgenauigkeit bzw. Gebietsgenauigkeit und der Stapelgenauigkeit bzw. Überlagerungsgenauigkeit des Musters, das auf die Wafer übertragen bzw. geschrieben werden soll, erfordert, daß die Bewegungsgenauigkeit und die Positioniergenauigkeit des XY-Objekttisches verbessert werden. In einigen Fällen jedoch ist eine ausreichende Genauigkeit nicht immer gegeben, und zwar aufgrund von Beschränkungen in der Bearbeitungsgenauigkeit bzw. Fertigungsgenauigkeit des XY-Objekttisches und in der Ausführung einer Positioniersteuereinrichtung. In diesen Fällen wird allgemein eine Feineinstellstufe bzw. ein Feineinstelltisch auf dem XY-Objekttisch angeordnet, und zwar übereinander, um den sogenannten übereinander angeordneten bzw. gestapelten Vorrichtungstyp für Grob- und Feineinstellung zu bilden, und zwar so, daß der Fehler des XY-Objekttisches durch Verwenden der Feineinstellstufe bzw. der Feineinstelleinrichtung kompensiert wird.

Zur Zeit besteht eine Tendenz für XY-Objekttische darin, größer zu werden, und zwar mit der Erhöhung der Wafergröße bzw. den Abmessungen, was es schwieriger macht, eine hohe Genauigkeit der XY-Objekttische sicherzustellen. Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-2 52 135 gibt als eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ein Verfahren an, bei dem ein Waferträger bzw. eine Waferladeeinrichtung bzw. eine Fixiereinrichtung (wafer chuck) mit fast den gleichen Abmessungen wie ein Belichtungsblitz und eine Waferbewegungseinrichtung vorgesehen sind, wobei ein Wafer in Sequenz belichtet wird, während er von dem Waferträger für jeden Belichtungsblitz wieder geladen bzw. neu fixiert bzw. positioniert (rechucking) bzw. beschickt wird.

Bei den bekannten Einrichtungen ist jedoch die Positioniergenauigkeit der Wafer beschränkt, und zwar aufgrund von Fehlerfaktoren, wie unten aufgelistet, die einen Grund für die Verzögerung der Entwicklung von LSI-Chips von noch höherer Dichte darstellen:

(a) Im Stapeltyp von Fein- und Grobeinstellung multiplizieren sich gegenseitig der Positionsdetektionsfehler des XY-Objekttisches und der Positionsfehler der Feineinstellstufe und das so multiplizierte Ergebnis bestimmt den Endpositionierfehler der Wafer; und
(b) Die Feldgenauigkeit des Musters wird aufgrund der akkumulierten Verschiebungen bzw. Versätze beim Positionieren erniedrigt, wobei diese Verschiebung beim neu Fixieren der Fixiereinrichtung mit dem Wafer auftritt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Probenbewegungsvorrichtung, ein Probenbewegungssystem und eine Halbleiterherstellungsvorrichtung zu schaffen, die geeignet sind, die obenstehenden Faktoren zu eliminieren und die Positioniergenauigkeit der Proben zu verbessern.

Eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Aktuator bzw. ein Stellglied zur Feineinstellung auf, der auf einer Basis bzw. Grundplatte vorgesehen ist; eine Feineinstellstufe, die von dem Stellglied für Feineinstellungen angetrieben wird; eine Grobantriebseinrichtung, die auf der gleichen Basis vorgesehen ist; eine Grobeinstellstufe bzw. Grobeinstelleinrichtung, die von der Grobantriebseinrichtung angetrieben wird und eine Halteeinrichtung zum anziehenden Halten bzw. Fixieren eines Probentisches auf der jeweiligen Probentischtrageoberfläche der Feineinstellstufe und der Grobeinstellstufe.

Eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Basis auf; ein Stellglied zur Feineinstellung, das auf der Basis gelagert ist; eine Feineinstellstufe, die von dem Stellglied für Feineinstellung angetrieben wird; eine Grobantriebseinrichtung, die auf der Basis gelagert ist; eine Grobeinstellstufe, die von dem Grobantriebsmechanismus angetrieben wird; eine Einrichtung zum Ändern des relativen Positionsniveaus der objekttragenden Oberflächen der Feineinstellstufe und der Grobeinstellstufe; eine erste Halteeinrichtung, die in einem objektlagernden Oberflächenabschnitt der Feineinstellstufe zum Halten bzw. Lagern bzw. Tragen eines Objektes, das bewegt werden soll ausgebildet ist; und eine zweite Halteeinrichtung, die in einem objekttragenden Oberflächenabschnitt der Grobeinstellstufe zum Halten des Objektes ausgebildet ist, das bewegt werden soll.

Weiterhin weist eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung einen Träger bzw. einen Wagen zum Halten der Probe auf; eine Grobeinstellstufe, die eine Einrichtung zum Anziehen des Wagens hat und die in den Richtungen der XY-Ebene beweglich ist; eine Feineinstellstufe, die eine Einrichtung zum Anziehen des Wagens hat und zumindest in den Richtungen der XY-Ebene unabhängig von der Bewegung der Grobeinstellstufe beweglich ist; eine Grobantriebseinrichtung zum Antreiben der Grobeinstellstufe; eine Feinantriebseinrichtung zum Antreiben der Feineinstellstufe; eine Meßeinrichtung zum Messen einer Position des Wagens auf der XY-Ebene; und eine Positionssteuereinrichtung zum Ableiten eines Betrages, der gefahren werden soll, zur Kontrolle bzw. Steuerung, die auf der Abweichung zwischen einem Sollwert der Position des Wagens und einem gemessenen Wert bzw. Istwert von der Meßeinrichtung basiert, wobei dann der abgeleitete Betrag, der gefahren werden soll, durch Steuerung der Feinantriebseinrichtung zugeführt wird, wodurch die Positionierkontrolle bzw. Steuerung ausgeführt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Probenbewegungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die ein praktisches Beispiel einer Grobeinstellstufe 2 zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, ein ein anderes praktisches Beispiel einer Grobeinstellstufe 2 zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel eines Stellglieds zum Antreiben einer Feineinstellstufe zeigt;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, die ein praktisches Beispiel eines Stellglieds zum Antreiben der Feineinstellstufe zeigt;

Fig. 6 eine teilweise Querschnittsansicht, die ein praktisches Beispiel für eine Spalteinstellvorrichtung zeigt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die ein praktisches Beispiel für eine elektromagnetische Fixiereinrichtung (chuck) zeigt, die auf der Objekttischoberfläche ausgebildet ist;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die ein praktisches Beispiel für die elektromagnetische Fixiereinrichtung zeigt;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht, die ein anderes praktisches Beispiel für eine elektromagnetische Fixiereinrichtung zeigt;

Fig. 10 eine Kurve zum Erläutern eines Beispiels für ein spulenerregendes Verfahren in der elektromagnetischen Fixiervorrichtung;

Fig. 11 ein Zuführschaltungsdiagramm zum Implementieren des spulenerregenden Verfahrens gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Wagen 4 zeigt;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen Wagen 4 zeigt;

Fig. 14 eine prinzipielle Ansicht, die Betriebsprinzipien einer herkömmlichen Vorrichtung zur Fein- und Grobeinstellung vom Stapeltyp mit Probenwagen zeigt;

Fig. 15 eine prinzipielle Ansicht, die die Betriebsprinzipien einer Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform zeigt, in der die Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem SOR-Ausrichter als einen Typ von halbleiter-herstellender Vorrichtung angewendet wird;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht, die ein praktisches Beispiel für die Beziehung in der Stellung zwischen der Probenbewegungsvorrichtung und einem SOR-Ring zeigt;

Fig. 18 eine Schnittansicht, die ein zweites praktisches Beispiel für die Beziehung in der Stellung zwischen der Probenbewegungsvorrichtung und dem SOR-Ring zeigt;

Fig. 19 ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform eines Steuerverfahrens für die Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für ein Probenbewegungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 21 bis 23 Fußdiagramme, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Betreiben der Ausführungsform gemäß Fig. 20 zeigen;

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Anfangseinstellvorrichtung für den Wagen zeigt;

Fig. 25 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für die Anfangseinstellvorrichtung für den Wagen zeigt;

Fig. 26 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes praktisches Beispiel einer Hilfsstufe 19 zeigt;

Fig. 27 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Eigenlast-Kompensationseinrichtung zeigt; und

Fig. 28 eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausführungsform der Probenbewegungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Im Nachstehenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform zeigt, in der eine Probenbewegungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einer Belichtungsvorrichtung als ein Beispiel für eine Halbleiterherstellungsvorrichtung eingesetzt wird. Auf einer Grundplatte 1, die einen Haupttisch 101 und einen Rahmen 102 aufweist, der an dem Haupttisch 101 fixiert ist, sind eine Grobeinstelleinrichtung bzw. -stufe 2 und eine Feineinstelleinrichtung bzw. -stufe 3 gelagert. Ein Wagen 4 ist wiederum auf der Grobeinstellstufe 2 und der Feineinstellstufe 3 gelagert. Die Grobeinstellstufe 2 und die Feineinstellstufe 3 sind mit jeweiligen Fixiereinrichtungen zum Anziehen des Wagens 4 versehen, während eine Probe (ein Wafer in dieser Ausführungsform) 5 zum Wagen 4 hin angezogen ist. Wenn der Wafer 5 in der x- und y-Richtung schrittweise oder mit großer Auslenkung bewegt wird, wird der Wagen 4 zu der Grobeinstellstufe hin angezogen und wenn der Wafer 5 in der x-, y-, z-, α, β, und R-Richtung fein oder mit geringer Auslenkung bewegt wird, wird der Wagen 4 zur Feineinstellstufe 3 hin angezogen. Der Hauptisch 101 ist an einer Oberflächenplatte 7 über eine Spalteinstellvorrichtung 6 angebracht. Die Position des Wagens 4 wird durch drei Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 gemessen.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein praktisches Beispiel für die Grobeinstellstufe 2 zeigt, die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Ein Y-Tisch 201 ist auf der Grundplatte 1 gelagert und ist in der Y-Richtung mittels einer Y-Führeinrichtung 202 beweglich und ein X-Tisch 203 ist auf dem Y-Tisch 201 gelagert, der in der X-Richtung durch eine X-Führeinrichtung 204 beweglich ist. Der Y-Tisch 201 wird über einen Y-Stab 206 bzw. eine Stange durch eine Y-Antriebseinrichtung 205 angetrieben, die auf der Grundplatte 1 gelagert ist. Der X-Tisch 203 wird durch eine X-Antriebseinrichtung 207, die auf der Grundplatte 1 gelagert ist, über sowohl einen X-Stab 210, der mit einer Buchse 209 versehen ist, in der ein Führungsstab 208 untergebracht ist, um in der Y-Richtung gleitbar zu sein, als auch ein X-Antriebsteil 211 zum Halten des Führungsstabs 208 angetrieben. In dieser Ausführungsform können die Y-Antriebseinrichtung 205 und die X-Antriebseinrichtung 207 Schwingspulenmotoren oder Stellglieder vom direkt wirkenden Typ sein, die eine Kombination aus Rotationsmotoren und Vorschubspindeleinrichtungen verwenden. Die Y-Führeinrichtung 202 und die X-Führeinrichtung 204 können rollende Führungen, gleitende Führungen oder statische Führungen vom direkt wirkenden Typ sein. Ähnlicherweise können der Führungsstab 208 und die Buchse 209 Rollenführungen, Gleitführungen oder statische Führungen vom direkt wirkenden Typ sein.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes praktisches Beispiel der Grobeinstellstufe 2 zeigt, in welcher gleiche Teile wie in Fig. 2 auch mit den gleichen Bezugszeichen angegeben sind. Ein Y-Tisch 201 ist auf der Grundplatte 1 gelagert, um in der Y-Richtung durch eine Y-Führeinrichtung 202 beweglich zu sein, und ein X-Tisch 203 ist auf dem X-Tisch 201 gelagert, um in der X-Richtung durch eine X-Führeinrichtung 204 beweglich zu sein. Ein X-Motor 213 mit einem Rotationskodierer 212, der darin eingebaut ist, und eine X-Vorschubspindel 214, die von dem X-Motor 213 angetrieben wird, sind auf dem Y-Tisch 201 vorgesehen, wobei eine X-Nuß 215 vorhanden ist, die in Eingriff mit der X-Vorschubspindel 214 ist. Die X-Nuß 215 ist in der X-Richtung durch einen X-Nußführungsmechanismus 216 in der X-Richtung geführt, der auf dem X-Tisch 203 vorgesehen ist. Der X-Tisch 203 wird durch die X-Nuß 215 über einen X-Stab 210 angetrieben. Analog ist der Y-Tisch 201 durch einen Y-Motor 217 mit einem Rotationskodierer 212, der darin eingebaut ist, eine Y-Vorschubspindel 118, eine Y-Nuß (nicht gezeigt), eine Y-Nußführungseinrichtung (nicht gezeigt) und ein Y-Stift (nicht gezeigt) angetrieben. Die X-Antriebsspindel 214 und die Y-Antriebsspindel 218 können z. B. Kegelumlaufspindeln, Gleitspindeln oder statische Spindeln sein. Des weiteren können die Y-Führungseinrichtungen 202 und die X-Führungseinrichtungen 204 z. B. Rollenführungen, Gleitführungen oder statische Führungen vom direktwirkenden Typ sein. In Fig. 2 und 3 wird der X-Tisch 203 in der X- und Y-Richtung bewegt und wirkt als Grobeinstellstufe 2. Die Grobeinstellstufe 2 ist aber nicht auf diese zwei Typen, wie sie oben erwähnt werden, beschränkt. Im wesentlichen wird die Grobeinstellstufe 2 nur benötigt, um eine Funktion zu haben, die den Wagen 4 in der X-Richtung und der Y-Richtung bewegen kann. In diesem Zusammenhang können Hubbewegungen oder Bewegungsbeträge der Grobeinstellstufe 2 in der X-Richtung und der Y-Richtung bestimmt werden, indem z. B. der Rotationskodierer 212 gemäß Fig. 3 oder die Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 eingesetzt werden und zwar in dem Fall, wo der Wagen 4 zu der Grobeinstellstufe 2, wie in Fig. 1 gezeigt wird, hin angezogen wird. Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß der Y-Stab 206, der X-Stab 210 und das X-Antriebsteil 211, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt werden, nicht nur dazu dienen, Schübe der Antriebseinrichtungen weiterzugeben, sondern ebenfalls dazu dienen, zu verhindern, daß ein Fehler in den Geradeausbewegungen der Antriebseinrichtungen die Bewegungen des Y-Tisches 201 und des X-Tisches 203 beeinflußt.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel für Stellglieder und Sensoren zum Antreiben der Feineinstellstufe 3 zeigt, in der gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Feineinstellstufe 3 wird durch sechs Stellglieder 301, 302, 303, 304, 305 und 306 angetrieben, die als Feinantriebseinrichtungen auf der Grundplatte 1 (nicht gezeigt in Fig. 4, siehe Fig. 1) angeordnet sind. Verschiebungen der Feineinstellstufe 3 während eines Antriebsvorganges werden durch neun Sensoren 307, 308, 309, 310, 311, 312, 313, 314 und 315 gemessen, die auf der Grundplatte 1 angeordnet sind.

Das Stellglied 301 wird eingesetzt bzw. ist in Betrieb, wenn die Feineinstellstufe 3 in der Y-Richtung angetrieben bzw. bewegt wird und Hubbewegungen bzw. Verschiebungen werden in diesem Falle mit dem Sensor 307 gemessen, der auf der gleichen Achse wie das Stellglied 301 angeordnet ist. Die Stellglieder 302 und 303 sind rechtwinklig zum Stellglied 301 angeordnet und werden eingesetzt, wenn die Feineinstellstufe 3 in der X-Richtung bewegt werden soll und in der R-Richtung gedreht werden soll, und Hubverschiebungen werden in diesen Fällen durch den Sensor 308, der auf der gleichen Achse wie das Stellglied 302 vorgesehen ist, und durch den Sensor 309, der auf derselben Achse wie das Stellglied 303 vorgesehen ist, gemessen. Die Stellglieder 304, 305 und 306 sind rechtwinklig zu den Stellgliedern 301, 302 und 303 angeordnet und werden eingesetzt, wenn die Feineinstellstufe 3 in der Z-Richtung bewegt werden soll und in den α- und β-Richtungen gedreht werden soll, wobei Hubverschiebungen in diesen Fällen durch die Sensoren 310, 311; 312, 313; 314 und 315, die jeweils parallel zu den Stellgliedern 304, 305 und 306 angeordnet sind, gemessen werden. Zentralachsen des Stellgliedes 304 und der Sensoren 310, 311 sind in der gleichen Ebene positioniert, so daß die Zentralachse des Stellglieds 304 zwischen den Zentralachsen der Sensoren 310 und 311 angeordnet ist. Die Stellglieder 305, 306 und die Sensoren 312, 313; 314 und 315 sind in gleicher Art und Weise angeordnet.

Mit der oben angegebenen Anordnung kann die Bewegung bzw. Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 301 angetrieben wird, durch den Sensor 307 bestimmt werden, und die Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 302 angetrieben wird, kann durch den Sensor 308 bestimmt werden. Die Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 303 angetrieben wird, kann durch den Sensor 309 bestimmt werden und die Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 304 angetrieben wird, kann durch einen Mittelwert von Ergebnissen bzw. Meßwerten, detektiert von den Sensoren 310 und 311, bestimmt werden. Die Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 305 angetrieben wird, kann aus einem Mittelwert aus Ergebnissen, die von den Sensoren 312 und 313 detektiert werden, bestimmt werden und letztlich kann die Verschiebung, die erzeugt wird, wenn das Stellglied 306 angetrieben wird aus einem Mittelwert von Ergebnissen, die von den Sensoren 314 bzw. 315 detektiert werden, bestimmt werden. Des weiteren, wie in Fig. 1 gezeigt wird, wenn der Wagen 4 zu der Feineinstellstufe 3 hin angezogen wird, können Verschiebungen in der X-Richtung und der Y-Richtung der Feineinstellstufe 3 und ein Drehbetrag oder eine Winkelverschiebung in der R-Richtung derselben bestimmt werden, wenn die Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 eingesetzt werden. Die Sensoren 307, 308, 309, 310, 311, 312, 313, 314 und 315 können Sensoren vom Kapazitätstyp, Sensoren vom Wirbelstromtyp oder z. B. Differenzübertrager sein. Die Längenmeßeinheiten 801, 802 und 803 können z. B. Längenmeßgeräte vom Lasertyp sein.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die ein praktisches Beispiel für die Stellglieder 301, 302, 303, 304, 305 und 306 zum Antreiben der Feineinstellstufe 3 zeigt, die in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eingesetzt wird. Ein Piezoelektrisches Element 318, das axial mit einer Bohrung versehen ist, um eine Hohlform bzw. ein Rohr zu erhalten, ist fixiert durch ein Paar von Lagerteilen 317 gehalten, die auf die gegenüberliegenden Enden eines Bolzens 316 geschraubt sind, der durch das piezoelektrische Element 318 hindurch eingeführt ist. Die Lagerteile 317 sind jeweils entweder an der Grundplatte 1 oder an der Feineinstellstufe 3 angebracht. Durch Anlegen einer Spannung an das piezoelektrische Element 318 wird das piezoelektrische Element 318 dazu veranlaßt, sich in seiner Axialrichtung auszudehnen oder zu kontrahieren bzw. zusammenzuziehen, wodurch der Bolzen 316 elastisch deformiert wird, um die Lagerteile 317 in der Vertikalrichtung von Fig. 5 zu verschieben bzw. zu bewegen.

Hierbei ist zu bemerken, daß das Verfahren zum Antreiben der Feineinstellstufe 3 und der Stellglieder, die zum Implementieren des Verfahrens eingesetzt werden, nicht auf die oben erwähnten Verfahren mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschränkt ist. Im wesentlichen ist es nur notwendig, daß die sich ergebende Struktur dazu fähig ist, die Feineinstellstufe 3 zumindest in der X-Richtung und der Y-Richtung zu bewegen.

Fig. 6 ist eine teilweise Schnittansicht, die ein praktisches Beispiel für die Einstellvorrichtung 6 in der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Gleiteinheit bzw. ein Schieber 601, die eine Schräge aufweist, ist zwischen der Grundplatte 1 und der Oberflächenplatte 7 eingefügt, die jeweils miteinander durch eine Verbindung 602 verbunden sind, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit elastischen Gelenkverbindungseinrichtungen versehen ist. Die Gleiteinheit 601 wird in der X-Richtung durch eine Gleiteinheit-Antriebseinrichtung 604 angetrieben, die einen Z-Motor 603 und eine Vorschubspindeleinrichtung aufweist. Diese Anordnung erlaubt, daß sich die Grundplatte 1 parallel zur Z-Richtung bewegt. Der Z-Motor 603 kann z. B. ein Gleichstrommotor mit einem darin untergebrachten Rotationskodierer oder ein Schrittmotor sein. Es ist anzumerken, daß die Struktur der Spalteinstellvorrichtung 6 nicht auf die soeben erwähnte Struktur beschränkt ist, sondern in irgendeiner anderen geeigneten Weise modifiziert werden kann, so lange sie fähig dazu ist, die Grundplatte 1 parallel zur Z-Richtung zu bewegen.

Fig. 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Trägereinrichtung zum Tragen bzw. Halten des Wagens 4 auf der Grobeinstellstufe 2 (oder der Feineinstellstufe 3) in der Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Spule 219 ist in einer Rille untergebracht, die auf der Oberfläche der Grobeinstellstufe 2 ausgebildet ist. Durch Erregen der Spule 219 wird der Wagen 4 elektromagnetisch zur Grobeinstellstufe 2 hin angezogen. Mit einer ähnlichen Anordnung kann der Wagen 4 auch elektromagnetisch zu der Feineinstellstufe 3 hin angezogen werden (nicht gezeigt in Fig. 7, siehe Fig. 1). Es ist anzumerken, daß der Mechanismus zum Anziehen des Wagens 4 zu der Grobeinstellstufe 2 hin oder zu der Feineinstellstufe 3 hin nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist und z. B. durch Einsatz einer Vakuumanziehung oder einer elektrostatischen Anziehung praktisch ausgeführt werden kann. Darüber hinaus braucht die Trägereinrichtung nicht auf diesen Typ des Haltens beschränkt sein, nämlich auf das Halten des Wagens durch Anziehung.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die ein praktisches Beispiel für das Verfahren zum Fixieren der Spule 219 zeigt, und zwar für den Fall, wo der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Grobeinstellstufe 2 hin oder zu der Feineinstellstufe 3 hin angezogen wird. Gleiche Teile wie in Fig. 7 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Spule 219 ist auf einen Spulenträger 220 gewickelt und in einer Rille bzw. Vertiefung untergebracht, die auf der Oberfläche der Grobeinstellstufe 2 maschinell ausgebildet ist. Durch Erregen der Spule 219 wird der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Grobeinstellstufe 2 hin angezogen. Mit einer ähnlichen Anordnung kann stattdem auch der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Feineinstellstufe 3 hin (nicht gezeigt in Fig. 7, siehe Fig. 1) angezogen werden.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Beispiel für das Verfahren zum Fixieren der Spule 219 in dem Falle zeigt, wo der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Grobeinstellstufe 2 oder der Feineinstellstufe 3 hin angezogen wird. Gleiche Teile wie in Fig. 7 sind ebenfalls wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Spule 219 ist in einer Rille untergebracht, die auf der Oberfläche der Grobeinstellstufe 2 ausgebildet ist. Durch Erregen der Spule 219 wird der Wagen 4 elektromagnetisch zur Grobeinstellstufe 2 hin angezogen. Zwischenräume zwischen den Rillenwänden und der Spule 219 sind mit einem Füllmaterial 221 ausgefüllt, wohingegen die Oberfläche der Grobeinstellstufe 2 mit einer dünnen Beschichtung 222 abgedeckt ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft darin, daß ein leichtes Reinigen der Oberfläche der Grobeinstellstufe 2 ausgeführt werden kann. Das Füllmaterial 221 kann ein hochpolymeres Material sein, wie z. B. Epoxidharz und die Beschichtung 222 kann z. B. eine nichtelektrolytische Nickel galvanisierte Schicht sein. Materialien, die brauchbar für das Füllmaterial 221 und der Beschichtung 222 sind, sind selbstverständlich nicht auf die soeben erwähnten Materialien beschränkt. Mit einer ähnlichen Anordnung kann stattdessen auch der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Feineinstellstufe 3 (nicht gezeigt in Fig. 7, siehe Fig. 1) hin angezogen werden.

Fig. 10 ist eine Kurve zum Erläutern eines Beispiels für das Spulenerregungsverfahren im Falle, wo der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Grobeinstellstufe 2 oder zu der Feineinstellstufe 3 hin in der Ausführungsform nach Fig. 1 angezogen wird. Die Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem Strom i, der durch die Spule 219 fließt, und der magnetischen Flußdichte B, die durch den Strom i erzeugt wird. Es wird nun angenommen, daß die Materialien (magnetische Materialien wie z. B. Eisen) der Grobeinstellstufe 2, der Feineinstellstufe 3 und des Wagens 4 geeigneterweise so ausgewählt sind, daß die Eigenschaft einer magnetischen Hysterese erzeugt wird. Unter dieser Bedingung, sogar wenn der Strom i wieder reduziert wird (Bereich b), nachdem er bis zu einem vorgegebenen Maximalwert (Punkt a) erhöht worden ist, wird die magnetische Flußdichte B nicht so weit abgesenkt, daß der Wagen 4 weiterhin zu der Grobeinstellstufe 2 hin oder zu der Feineinstellstufe 3 hin auf wirksame Art und Weise angezogen werden kann. Auch wenn der Strom i abgeschaltet wird (Punkt c) ist der Restmagnetfluß noch ausreichend, um den Wagen 4 zur Grobeinstellstufe 2 oder zur Feineinstellstufe 3 hin anzuziehen. Zum Stoppen der Anziehung ist es nur notwendig, einen Strom (Punkt d) umgekehrt anzulegen. Bei dieser Ausführungsform kann der Wagen 4 zur Grobeinstellstufe 2 oder zur Feineinstellstufe 3 hin durch einen kleinen Strom angezogen werden, der geeignet ist, um Energie zu sparen. Es ist ebenfalls möglich ein zu starkes Erwärmen der Anziehungseinrichtung zu verhindern und deshalb einen Positionierfehler wie z. B. eine Wärmedeformation aufgrund von Aufheizen bzw. Erwärmen zu reduzieren. Des weiteren kann verhindert werden, daß der Wagen 4 im Falle eines Stromausfalles wegläuft.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Versorgungsschaltung zum Implementieren des Spulenerregerverfahrens, wie oben beschrieben, zeigt, d. h. zum Erregen der Spule 219 in dem Fall, wo der Wagen 4 elektromagnetisch zu der Grobeinstellstufe 2 oder der Feineinstellstufe 3 hin angezogen wird. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 7 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wenn der Umschalter 901 auf den Kontakt 902 geschaltet ist und ein Umschalter 903 auf einen Kontakt 904 geschaltet ist, fließt ein vorgegebener Maximalstrom von einer Stromversorgung 1001 zur Spule 219 über einen Widerstand 1101. Des weiteren, wenn der Umschalter 901 auf den Kontakt 902 umgelegt wird und der Umschalter 903 bzw. Wechselschalter 903 auf einen Kontakt 905 geschaltet wird, fließt der Strom von der Stromversorgung 1001 zur Spule 219 über die Widerstände 1101 und 1102 so, daß der Stromwert reduziert wird. Dann, wenn der Umschalter 901 auf den Kontakt 906 gelegt wird, fließt der Strom in umgekehrter Richtung von der Stromversorgung 1002 zur Spule 219 über die Widerstände 1101 und 1103. Mit dieser Schaltungsanordnung kann die Erregung der Spule 219, wie in Fig. 10 illustriert wird, ausgeführt werden. Es ist anzumerken, daß das Verfahren zur Erregung der Spule 219 nicht auf die soeben geschilderte Ausführungsform beschränkt ist. Alternativerweise kann z. B. ein konstanter Strom angelegt werden, um die Spule 219 zu erregen.

Fig. 12 ist eine Ansicht, die ein praktisches Beispiel bzw. eine Ausführungsform des Wagens 4 zeigt, der in der Ausführungsform nach Fig. 1 eingesetzt wird. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Oberfläche eines Basismateriales 401 ist mit einer galvanisierten bzw. aufgebrachten Schicht 402 bedeckt, wobei ein Teil von dieser in einer Spiegelfläche 403 durch hochpräzise Maschinenbearbeitung ausgebildet ist. Die Spiegelfläche 403 wird eingesetzt, um die Position des Wagens 4 durch die Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 (nicht gezeigt in Fig. 12, siehe Fig. 1) zu messen. Der Wafer 5 ist zum Wagen 4 hin angezogen oder am Wagen 4 gehalten, was durch den Einsatz einer Vakuumanziehung oder einer elektrostatischen Anziehung z. B. realisiert werden kann. Des weiteren kann der Wafer 5 mechanisch gegriffen bzw. erfaßt sein, anstatt durch Anziehung, um auf dem Wagen 4 gehalten zu werden. Im wesentlichen ist es nur notwendig, daß der Wafer unbeweglich auf dem Wagen 4 gehalten wird. Das Basismaterial 401 kann aus einem magnetischen Material, wie z. B. Eisen bestehen, das einer Wärmebehandlung ausgesetzt worden ist, und die galvanisierte Schicht kann z. B. aus einer nicht-elektrolytischen Nickel galvanisierten Schicht bestehen. Selbstverständlich sind brauchbare Materialien nicht auf die soeben erwähnten beschränkt. Im Falle, wo der Wagen 4 zu der Grobeinstellstufe 2 oder der Feineinstellstufe 3 hin angezogen wird, wenn z. B. ein Vakuum verwendet wird, kann das Basismaterial 401 aus einem weichen Metall, wie z. B. Aluminium bestehen und die Spiegeloberfläche 403 kann durch direktes hochpräzises Bearbeiten der Materialoberfläche ausgebildet werden.

Fig. 13 ist eine Ansicht, die eine zweite praktische Ausführungsform für den Wagen 4 zeigt. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein drehbarer Träger bzw. eine drehbare Fixiereinrichtung 405 (chuck), die von einer Fixiereinrichtung-Führeinrichtung 404 geführt wird, ist rotierbar in dem Wagen 4 vorgesehen. Die rotierbare Fixiereinrichtung 405, zu welcher der Wafer 5 hin angezogen wird, wird durch einen Motor angetrieben, der einen Stator 406, der auf dem Wagen 4 untergebracht ist, und einen Rotor 407 aufweist, der auf der drehbaren Fixiereinrichtung 405 vorgesehen ist. Es ist anzumerken, daß das Verfahren zum Antreiben der drehbaren Fixiereinrichtung 405 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Alternativerweise kann die drehbare Fixiereinrichtung 405 durch einen Motor über einen Geschwindigkeitsreduzierer oder z. B. eine Ultraschallmotor, der ein piezoelektrisches Element einsetzt, angetrieben werden. In jedem Fall ist es leicht den Wafer 5 auf dem Wagen 4 zu positionieren, da der Wafer 5 auf dem Wagen 4 gedreht werden kann.

Als nächstes werden Betriebsprinzipien und Eigenschaften bzw. Merkmale der Ausführungsform gemäß Fig. 1, die so ausgebildet ist, beschrieben.

Fig. 14 ist eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche Probenbewegungsvorrichtung mit Grob- und Feineinstellung vom Stapeltyp zeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Grobeinstellstufe 2, die von einem Antriebsstellglied 223 für die Grobeinstellstufe angetrieben wird, ist auf einer Basisplatte 1 bzw. einem Basissockel gelagert und die Position der Grobeinstellstufe 2 wird mittels eines Längenmeßgerätes 8 gemessen. Eine Feineinstellstufe 3, die von einem Antriebsstellglied 319 für die Feineinstellstufe 3 angetrieben wird, ist auf der Grobeinstellstufe 2 gelagert und die Position der Feineinstellstufe 3 wird von dem Sensor 320 gemessen. Ein Wagen 4, zu dem ein Wafer 5 angezogen bzw. festgehalten ist, ist auf der Feineinstellstufe 3 gelagert. Bei der Probenbewegungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, werden der Fehler beim Detektieren der Position der Grobeinstellstufe 2 und der Fehler beim Positionieren der Feineinstellstufe 3 miteinander multipliziert und das Multiplikationsergebnis bestimmt den Fehler bei der Positionierung des Wafers 5. Des weiteren wird von der Grobeinstellstufe 2 verlangt, einen Hub auszuführen, der in etwa gleich dem Durchmesser des Wafers 5 ist.

Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, die eine Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 14 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Grobeinstellstufe 2, die von dem Antriebsstellglied 223 für die Grobeinstellstufe 2 angetrieben wird, und die Feineinstellstufe 3, die von dem Antriebsstellglied 319 für die Feineinstellstufe 3 angetrieben wird, sind auf der Basisplatte 1 bzw. auf dem Basissockel 1 so gelagert, daß beide Stufen 2, 3 unabhängig voneinander angetrieben werden können. Die Position des Wagens 4, auf dem der Wafer 5 festgehalten bzw. angezogen ist, wird direkt durch das Längenmeßgerät 8 gemessen. Wenn der Wagen 4 im großen Ausmaß bzw. über einen großen Weg bewegt wird, wird dieser so bewegt, daß er alternativerweise bzw. abwechselnd angezogen wird und freigegeben wird von der Grobeinstellstufe und der Feineinstellstufe. Während der Schrittbewegung wird der Wagen 4 bewegt, während er zu der Grobeinstellstufe 2 hin angezogen ist und während der Feinbewegung zum Positionieren wird der Wagen bewegt, während er zu der Feineinstellstufe 3 hin angezogen ist. Bei der Probenbewegungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, können die Grobeinstellstufe 2 und die Feineinstellstufe 3 unabhängig voneinander, ohne daß eine Störung zwischen beiden verursacht wird bewegt werden. Des weiteren, da der Wafer fixiert auf dem Wagen untergebracht ist und die Position des Wagens direkt detektiert wird, wird ein Fehler in der Positionierung des Wafers nur durch den Fehler beeinflußt, der in der Positionierungssteuerung der Feineinstellstufe 3 verursacht wird. Oder anders ausgedrückt, ein Fehler beim Positionieren der Grobeinstellstufe 2 beeinflußt nicht oder bewirkt nicht einen Fehler beim Positionieren des Wafers. Das erlaubt, den Wafer oder die Probe mit hoher Genauigkeit zu positionieren. Zusätzlich, da eine große Bewegung der Probe durch Wiederbeschicken bzw. Neupositionieren (rechucking) der Feineinstellstufe und der Grobeinstellstufe in abwechselnder Weise für mehrere Male durchgeführt wird, wird die Grobeinstellstufe 2 nur dazu benötigt, um Hubbewegungen entlang der X-Achse und der Y-Achse im wesentlichen gleich dem Belichtungsbereich des Wafers 5 zu erzeugen. Deshalb kann die Vorrichtung wesentlich in Größe und Gewicht reduziert werden.

Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher die Probenbewegungsvorrichtung in einem SOR-Ausrichter untergebracht ist, der eine Synchrotron-Strahlung als Lichtquelle zur Belichtung einsetzt. Gleiche Teile, wie in Fig. 1 werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Die Oberflächenplatte 7 der Probenbewegungsvorrichtung ist an einem Körper 13 durch vier Säulenstücke 12 angebracht und die Position des Wagens 4, zu dem der Wafer 5 hin angezogen ist, wird durch drei Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 gemessen, die auf dem Körper 13 befestigt bzw. gelagert sind. Der Körper 13 enthält eine Maske 15, die an einem Maskenfeineinstellblock 14 angebracht ist, und ein Muster, das auf der Maske 15 aufgezeichnet ist, wird auf dem Wafer 5 durch Einsatz von SOR-Licht übertragen. Um Vibrationen davon abzuhalten, sich von der Bodenoberfläche zur Vorrichtung auszubreiten, ruht der Körper 13 auf einer vibrationsisolierenden Plattform 16.

Fig. 17 ist eine Ansicht, die ein praktisches Beispiel einer Einstellung bzw. Position des Probenwagens bezüglich eines SOR-Rings zeigt, wenn die Probenbewegungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in dem SOR-Ausrichter untergebracht ist. Gleiche Einrichtungen bzw. Teile wie in Fig. 16 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dem SOR-Ausrichter wird zuerst ein Strahl durch einen Vibrationsspiegel 1505 aufgespreizt, der eine flache Oberfläche oder eine sehr leicht gebogene Oberfläche hat, und dann auf den Wafer 5 geworfen, und zwar in vielen Fällen durch die Maske 15. Deshalb kann eine Belichtung mit hoher Genauigkeit durch Setzen bzw. Einstellen des Probenwagens durchgeführt werden, so daß die abgetastete Oberfläche des Wagens 4 (d. h., die Ebene, die die X-Achse und die Y-Achse in Fig. 1 oder Fig. 16 enthält) einen Winkel in einem Bereich von 86° bis 89° bezüglich der Ebene bildet, auf der ein SOR-Ring 1502 installiert ist. Wenn der Winkel, der von der Abtastoberfläche des Wagens 4 und der Ebene, auf der der SOR-Ring 1502 installiert ist, gebildet wird, so eingestellt wird, daß er kleiner als 86°C ist, würde es erforderlich sein, daß ein Auftreffwinkel des Strahles auf den Vibrationsspiegel 1501 kleiner gemacht wird, was ein reduziertes Reflexionsvermögen des Vibrationsspiegels 1501 ergibt. Wenn der Winkel, der durch die abgetastete Oberfläche des Wagens 4 und der Ebene gebildet ist, auf der der SOR-Ring 1502 installiert ist, größer als 89° eingestellt wird, würde es erforderlich sein, daß der Vibrationsspiegel 1501 eine sehr große Gesamtlänge aufweist. Somit ist jeder Fall, der außerhalb des Bereichs liegt, unbefriedigend.

Fig. 18 ist eine Ansicht, die ein anderes praktisches Beispiel einer Einstellung bzw. Position des Probenwagens bezüglich des SOR-Rings zeigt, wenn die Probenbewegungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung in dem SOR-Ausrichter untergebracht ist. Gleiche Teile und Einrichtungen wie in Fig. 17 sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch in dieser Ausführungsform ist der Winkel, der durch die abgetastete Oberfläche des Wagens 4 und der Ebene gebildet wird, auf der der SOR-Ring 1502 installiert ist, so eingestellt, daß er in einem Winkelbereich von 86° bis 89° fällt. Während die Belichtungsoberfläche des Wafers 5 direkt leicht nach unten in Fig. 17 gerichtet ist, da die reflektive Oberfläche des Vibrationsspiegels 1501 auf der Oberseite liegt, ist die Belichtungsoberfläche des Wafers 5 in Fig. 18 leicht nach oben gerichtet, da die reflektive Oberfläche des Vibrationsspiegels 1501 auf der Unterseite liegt. Das führt zum Vorteil, daß die Maske 15 weniger leicht beschädigt wird, sogar dann, wenn der Wafer 5 oder der Wagen 4 herunterfallen oder wenn der Strom bzw. die Energie ausfällt.

Fig. 19 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Kontrollverfahrens bzw. Steuerverfahrens für die Probenbewegungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in dem SOR-Ausrichter, wie in Fig. 16 gezeigt wird, untergebracht ist. In diesem Diagramm stellt die Abszisse die Zeitbasis gleicher Skalierung dar, wohingegen die Ordinate von oben nach unten (a) die X-Richtungsverschiebung der Grobeinstellstufe 2, (b) die Z-Richtungsverschiebung der Spalteinstellvorrichtung 6, (c) die X-Richtungsverschiebung der Feineinstellstufe 3, (d) die Z-Richtungsverschiebung der Feineinstellstufe 3, (e) den Strom, der durch die Spule 219 (siehe Fig. 7) fließt, die in der Grobeinstellstufe 2 zur elektromagnetischen Anziehung vorgesehen ist, (f) den Strom, der durch die Spule 219 fließt, die in der Feineinstellstufe 3 vorgesehen ist, und (g) die X-Richtungsverschiebung des Wagens 4 angibt. Während einer Schrittbewegung (Periode von t₀-t₁) bewegt sich der Wagen 4 schrittweise in der X-Richtung, während er elektromagnetisch zur Grobeinstellstufe 2 (siehe (a)) hin angezogen wird. Während dieser Periode ist die Feineinstellstufe 3 in die negative Z-Richtung (siehe (d)) zurückgezogen, wobei der Wagen 4 und die Feineinstellstufe 3 so gesteuert sind, daß Störungen zwischen ihnen abgehalten werden. Die Spalteinstellvorrichtung 6 wird ebenfalls in die negative Z-Richtung (siehe (b)) während dieser Periode zurückgezogen, um den Spalt zwischen dem Wafer 5 und der Maske 15 zu erhöhen, wodurch die Maske 15 davor geschützt wird, aufgrund einer Berührung zwischen Wafer 5 und Maske 15 beschädigt zu werden.

Zum Zeitpunkt t₁, wenn die Schrittbewegung in X-Richtung der Grobeinstellstufe 2 beendet worden ist, beginnt die Feineinstellstufe 3 sich vorläufig in die X-Richtung entsprechend einer Positionsabweichung des Wagens 4 (siehe (c)) zu bewegen. Gleichzeitig bewegt sich die Feineinstellstufe 3 genauso in der Z-Richtung (siehe (d)) und zum Zeitpunkt t₂ berühren die Grobeinstellstufe 2 und die Feineinstellstufe 3 den Wagen 4. Während der Periode von t₁ bis t₂ wird ebenfalls die Spalteinstellvorrichtung 6 in der Z-Richtung (siehe (b)) bewegt, um den Spalt zwischen dem Wafer 5 und der Maske 15 kleiner zu machen.

Dann wird der Strom zum elektromagnetischen Anziehen des Wagens 4 an die Spule 219 in der Feineinstellstufe 3 (siehe (f)) angelegt und der Strom zum Unterbrechen der elektromagnetischen Anziehung auf den Wagen 4 wird der Spule 219 in der Grobeinstellstufe 2 (siehe (e)) zugeführt. Das führt dazu, daß der Wagen 4 von da an unabhängig von der Grobeinstellstufe 2 der Bewegung der Feineinstellstufe 3 folgt (neu positionieren).

Während der nächsten Periode von t₃ - t₄ wird die Feineinstellstufe 3 in die X-Richtung und die Z-Richtung gefahren, um ein Ausrichten des Wafers 5 (siehe (c), (d)) durchzuführen. Dann wird die Belichtung in der Periode von t₄ bis t₅ durchgeführt. Während der Wafer 5 der Belichtung ausgesetzt ist, fährt die Grobeinstellstufe 2 zurück in ihre Ursprungsposition (siehe (a)), um für die nächste Schrittbewegung fertig bzw. vorbereitet zu sein. Zu diesem Zeitpunkt, da die Feineinstellstufe 3 in einer ausgelenkten Position in der Z-Richtung (siehe (d)) ist, um den Wagen 4 dort zu halten, ist die Grobeinstellstufe 2 nicht in Berührung mit dem Wagen 4.

Zum Zeitpunkt t₅, wenn die Belichtung des Wafers 5 abgeschlossen worden ist, wird die Feineinstellstufe 3 in der Z-Richtung (siehe (d)) gefahren, so daß sowohl die Grobeinstellstufe 2 als auch die Feineinstellstufe 3 in Berührung mit dem Wagen 4 kommen. Gleichzeitig wird ebenfalls die Spalteinstellvorrichtung 6 in der Z-Richtung (siehe (b)) gefahren, um den Spalt zwischen dem Wafer 5 und der Maske 15 zu erhöhen. Dabei wird der Strom zur elektrommagnetischen Anziehung des Wagens 4 an die Spule 219 in der Grobeinstellstufe 2 (siehe (e)) angelegt und der Strom zum Unterbrechen der elektromagnetischen Anziehung für den Wagen 4 wird die Spule 219 in der Feineinstellstufe 3 (siehe (f)) zugeführt. Zum Zeitpunkt t₇ wird das Wiederpositioniere des Wagens 4 von der Feineinstellstufe 3 zur Grobeinstellstufe 2 abgeschlossen.

Durch den oben angegebenen Ablauf wird der Wagen 4 einer Serie von Betriebsvorgängen mit Schrittbewegung, Ausrichtung und Belichtung unterzogen, wobei das Belichten eines Belichtungsvorgangs (shot) abgeschlossen wird. Es wird angemerkt, daß die Verschiebung in Y-Richtung der Grobeinstellstufe 2, die Verschiebung in Y-Richtung und die Drehung in R-Richtung der Feineinstellstufe 3 und die Drehungen der Feineinstellstufe 3 in der α- und β-Richtung in ähnlicher Weise wie oben durchgeführt werden können und diese deshalb hier nicht weiter erläutert werden.

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Systems zum Implementieren des Ablaufs der Steuerung der Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 19 gezeigt wird, zeigt. In Fig. 20 werden Einrichtungen bzw. Teile wie diejenigen in Fig. 2 und 4 wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Y-Antriebseinrichtung 205 wird mit einer Grob-Y-Steuereinheit 1701 angetrieben. Der Betrag der Y-Bewegung des Probenwagens (siehe Fig. 1) zu diesem Zeitpunkt wird durch das Längenmeßgerät 801 gemessen und die sich ergebende Information wird der Grob-Y-Steuereinheit 1701 eingegeben. Analog wird die X-Antriebseinrichtung 207 durch eine Grob-X-Steuereinheit 1702 angetrieben. Der Betrag der Bewegung des Wagens 4 zu diesem Zeitpunkt wird von dem Längenmeßgerät 802 gemessen und die sich ergebende Information wird einer Grob-X-Steuereinheit 1702 eingegeben.

Das Stellglied 301 wird von einer Fein-Y-Steuereinheit 1703 angetrieben. Der Betrag der Bewegung des Wagens 4 zu diesem Zeitpunkt bzw. dieses Mal wird von dem Längenmeßgerät 801 gemessen und die sich ergebende Information wird der Fein-Y-Steuereinheit 1703 zugeführt. Die Stellglieder 302 und 303 werden von einer Fein-X-R-Steuereinheit 1704 angetrieben. Die Beträge der Bewegung des Wagens 4 werden diesmal von den Längenmeßgeräten 802, 803 gemessen und die sich ergebende Information wird der Fein-X-R-Steuereinheit 1704 zugeführt. In diesem Fall erlauben die Längenmeßgeräte 802 und 803, die Verschiebung der X-Richtungsbewegung und den Betrag bzw. Wert der R-Richtungsdrehung des Wagens 4 zu detektieren.

Das Stellglied 304 wird von einer Fein-Zl-Steuereinheit 1705 angetrieben und der Betrag der Bewegung der Feineinstellstufe 3 (siehe Fig. 1) wird dieses Mal von den Sensoren 310 und 311 bestimmt. Ein Mittelwert der gemessenen Ergebnisse bzw. Werte wird von einem Mittelwertberechner 1706 berechnet und dann der Fein-Zl-Steuereinheit 1705 eingegeben. Das Stellglied 305 wird von einer Fein-Z2-Steuereinheit 1702 angetrieben und der Betrag der Bewegung der Feineinstellstufe 3 wird von den Sensoren 312 und 313 gemessen. Ein Mittelwert der gemessenen Ergebnisse wird von einem Mittelwertberechner 1706 berechnet und dann der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 eingegeben. Das Stellglied 306 wird von einer Fein-Z3-Steuereinheit 1708 angetrieben und der Bewegungsbetrag der Feineinstellstufe 3 wird diesmal von den Sensoren 314 und 315 gemessen. Ein Mittelwert der gemessenen Ergebnisse wird von einem Mittelwertberechner 1706 berechnet und dann der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 eingegeben. Ein Z-Motor 603 wird von einer Grob-Z-Steuereinheit 1709 angetrieben bzw. angesteuert. Die Spule 219 (siehe Fig. 7), die in der Grobeinstellstufe 2 (siehe Fig. 1) zur elektromagnetischen Anziehung vorgesehen ist, wird durch die Steuereinheit A 1710 für die Anzugsspule erregt, wohingegen die Spule 219 (siehe Fig. 7), die in der Feineinstellstufe 3 (siehe Fig. 1) zur elektromagnetischen Anziehung vorgesehen ist, durch eine Steuereinheit B 1711 für die Anzugsspule erregt wird.

Die Grob-Y-Steuereinheit 1701, die Grob-X-Steuereinheit 1702, die Fein-Y-Steuereinheit 1703, die Fein-X-R-Steuereinheit 1704, die Fein-Z-Steuereinheit 1705, die Fein-Z2-Steuereinheit 1707, die Fein-Z3-Steuereinheit 1708, die Grob-Z-Steuereinheit 1709, die Steuereinheit A 1710 für die Anzugsspule und die Steuereinheit B 1711 für die Anzugsspule werden getrennt durch eine Wagensteuereinheit 17 gesteuert, die selbst von einer Systemsteuereinheit 1712 gesteuert bzw. kontrolliert wird.

Die Fig. 21, 22 und 23 sind Flußdiagramme, die ein Steuerverfahren bzw. ein Kontrollverfahren für die Wagensteuereinheit 17, gezeigt in Fig. 20, zeigen. Fig. 22 ist ein fortgesetztes Flußdiagramm von Fig. 21 und Fig. 23 ist ein fortgesetztes Flußdiagramm von Fig. 22. Wenn ein Befehl für den Betriebsstart zu der Wagensteuereinheit 17 von der Systemsteuereinheit 1712 geschickt wird, wie in Fig. 20 gezeigt wird, beginnt die Wagensteuereinheit 17, eine Serie von Arbeitsvorgängen auszuführen, wie sie in Fig. 21 und den nachfolgenden Figuren gezeigt werden.

Zuerst wird ein Ablauf F 10 ausgeführt. Genauer, wenn die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Zielwerte an die Grob-Y-Steuereinheit 1701 und die Grob-X-Steuereinheit 1702 ausgibt, werden die Grob-Y-Steuereinheit 1701 und die Grob-X-Steuereinheit 1702 betrieben, um jeweilige Abweichungen zurück zu der Wagensteuereinheit 17 zu geben. Die Wagensteuereinheit 17 bestätigt, daß diese Abweichungen nicht größer sind als ein vorgegebener Wert. Wenn diese Abweichungen größer werden als der vorgegebene Wert, sogar nachdem Bestätigungen zu vorgegebenen Zeitpunkten gemacht worden sind, wird dies als anormaler Zustand beurteilt und die Wagensteuereinheit fährt fort mit einer Fehlerverarbeitungsroutine.

Nach Vervollständigung dieser Arbeitsvorgänge der Grob-Y-Steuereinheit 1701 und der Grob-X-Steuereinheit 1702 fährt die Wagensteuereinheit fort mit dem nächsten Ablauf bzw. Programmteil F 20.

Im Ablauf F 20 gibt die Wagensteuereinheit 17 einen Zielwert an die Grob-Z-Steuereinheit 1709 aus und dann empfängt sie die jeweiligen Abweichungen von der Fein-Y-Steuereinheit 1703 und der Fein-X-R-Steuereinheit 1704. Um die Feineinstellstufe 3 (siehe Fig. 1) für Beträge entsprechend diesen Abweichungen im voraus zu bewegen, berechnet die Wagensteuereinheit 17 zugeordnete Zielwerte für die Fein-Y-Steuereinheit 1703 und die Fein-X-R-Steuereinheit 1704 und gibt die berechneten Werte an diese aus. Dann, um die Oberflächen sowohl der Grobeinstellstufe 2 als auch der Feineinstellstufe 3 (siehe Fig. 1) miteinander zu egalisieren, gibt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Zielwerte an die Fein-Z1-Steuereinheit 1705, die Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und die Fein-Z3-Steuereinheit 1708 aus und danach gibt sie einen Zielwert (einen vorgegebenen Maximalstrom, siehe Fig. 10) aus, und zwar an die Steuereinheit B 1711 für die Anzugsspule. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Abweichungen von der Fein-Z1-Steuereinheit 1705, der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 entgegen, um zu bestätigen, daß diese Abweichungen nicht größer sind als ein vorgegebener Wert. Wenn diese Abweichungen größer werden als der vorgebene Wert, sogar nach Ausführen von Bestätigungen für vorgegebene Zeitpunkte, wird dies als ein anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt fort mit einer Fehlerverarbeitungsroutine.

Nach Vervollständigung dieser Arbeitsvorgänge der Fein-Z1-Steuereinheit 1705, der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 geht die Wagensteuereinheit zur nächsten Ablaufroutine F 30 über.

Im Ablauf F 30 gibt die Wagensteuereinheit 17 einen Zielwert (einen vorgegebenen Umkehrstrom, siehe Fig. 10) an die Steuereinheit A 1710 für die Anzugsspule, einen Zielwert (einen vorgegebenen Konstantstrom, siehe Fig. 10) an die Steuereinheit B 1711 für die Anzugsspule aus und einen Zielwert (Strom abschalten) an die Steuereinheit A 1710 für die Anzugsspule, und zwar in Serie. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Wagensteuereinheit 17 eine Abweichung von der Grob-Z-Steuereinheit 1709 entgegen, um zu bestätigen, daß die Abweichung nicht größer ist als ein vorgegebener Wert. Wenn die Abweichung nicht größer wird als ein vorgegebener Wert, sogar nach Ausführen von Bestätigungen für vorgegebene Zeitpunkte, wird dies als anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt mit der Fehlerverarbeitungsroutine fort.

Nach Bestätigen der Beendigung eines solchen Arbeitsgangs der Grob-Z-Steuereinheit 1709 fährt die Wagensteuereinheit mit dem nächsten Ablauf bzw. Programmteil F 40 fort.

Im Ablauf F 40 gibt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Zielwerte an die Fein-Y-Steuereinheit 1703, die Fein-X-R-Steuereinheit 1704, die Fein-Z1-Steuereinheit 1705, die Fein-Z2-Steuereinheit 1702 und die Fein-Z3-Steuereinheit 1708 aus. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Abweichungen von der Fein-Y-Steuereinheit 1703, der Fein-X-R-Steuereinheit 1704, der Fein-Z1-Steuereinheit 1705, der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 entgegen, um zu bestätigen, daß diese Abweichungen nicht größer sind als ein vorgegebener Wert. Wenn diese Abweichungen größer sind als der vorgegebene Wert, sogar nachdem Bestätigungen für vorgegebene Zeitpunkte gemacht worden sind, wird dies als anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt mit der Fehlerverarbeitungsroutine fort. Das vorhergehend Geschilderte ist der Ablauf F 40.

Nach Vervollständigung einer Serie von Arbeitsvorgängen, die oben erwähnt wurden, geht die Wagensteuereinheit zu einem Ablauf F 50 über. In diesem Ablauf F 50 benachrichtigt die Wagensteuereinheit 17 die Systemsteuereinheit 1712 von der Tatsache, daß die Positionierung des Wagens abgeschlossen worden ist und dann gibt sie jeweilige Zielwerte an die Grob-Y-Steuereinheit 1701 und die Grob-X-Steuereinheit 1702 aus. Diese Zielwerte dienen dazu, um die Grobeinstellstufe 2 (siehe Fig. 1) im voraus zu bewegen, damit sie für die nächste Bewegung fertig ist. In diesem Zusammenhang kann die vorteilhafte Wirkung zum Verbessern der Genauigkeit der Vorrichtung erhalten werden, indem die Grobeinstellstufe 2 so angetrieben wird, daß restliche Vibrationen des Körpers (siehe Fig. 16), der auf der vibrationsisolierenden Plattform 16 vorgesehen ist, ausgelöscht werden.

Zum Zeitpunkt, wenn ein Signal zum Anzeigen des Belichtungsendes von der Systemsteuereinheit 1712 angelegt wird, nimmt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Abweichungen von der Grob-Y-Steuereinheit 1701 und der Grob-X-Steuereinheit 1702 entgegen, um zu bestätigen, daß diese Abweichungen nicht größer sind, als ein vorgegebener Wert. Aufgrund dieser Bestätigung bestimmt sie, daß die Bewegung der Grobeinstellstufe 2 beendet worden ist, und geht zu einem nächsten Ablauf F 60 über. Wenn die Abweichungen größer werden als der vorgegebene Wert, sogar nachdem Bestätigungen für vorgegebene Zeiten gemacht worden sind, wird dies als anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt fort mit der Fehlerverarbeitungsroutine.

Im dem Ablauf F 60 gibt die Wagensteuereinheit 17 einen Zielwert an die Grob-Z-Steuereinheit 1709 aus, und zwar zum Erhöhen des Spaltes zwischen dem Wafer 5 und der Maske 15 (siehe Fig. 16). Dann, um die Oberflächen der Grobeinstellstufe 2 und der Feineinstellstufe 3 (siehe Fig. 1) miteinander zu egalisieren, gibt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Zielwerte an die Fein-Z1-Steuereinheit 1705, die Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und die Fein-Z3-Steuereinheit 1708 aus und danach gibt sie einen Zielwert (vorgegebener Maximalstrom, siehe Fig. 10), an die Steuereinheit A 1710 für die Anzugsspule (siehe Fig. 23 für die folgenden Schritte) aus. Zu diesem Zeitpunkte nimmt die Wagensteuereinheit 17 jeweilige Abweichungen von der Fein-Z1-Steuereinheit 1705, der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 entgegen, um zu bestätigen, daß diese Abweichungen nicht größer sind als ein vorgegebener Wert. Wenn diese Abweichungen größer werden als der vorgegebene Wert, sogar nachdem Bestätigungen für Zeitpunkte gemacht worden sind, wird dies als anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt fort mit der Fehlerverarbeitungsroutine.

Nach Beendigung dieser Arbeitsschritte der Fein-Z1-Steuereinheit 1705, der Fein-Z2-Steuereinheit 1707 und der Fein-Z3-Steuereinheit 1708 fährt die Wagensteuereinheit mit dem nächsten Ablauf F 70 fort.

In dem Ablauf F 70 gibt die Wagensteuereinheit 17 einen Zielwert (einen vorgegebenen Reversstrom, siehe Fig. 10) zu der Steuereinheit B 1711 für die Anzugspule, einen Zielwert (vorgegebener Konstantstrom, siehe Fig. 10) an die Steuereinheit A 1710 für die Anzugspule und einen Zielwert (Stromabschaltung) an die Steuereinheit B 1711 der Anzugspule aus, und zwar hintereinanderfolgend. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Wagensteuereinheit 17 eine Abweichung von der Grob-Z-Steuereinheit 1709 entgegen, um zu bestätigen, daß die Abweichung nicht größer ist als ein vorgegebener Wert, wodurch alle Arbeitsvorgänge bzw. Abläufe zu einem Ende gebracht werden. Wenn die Abweichung größer wird als der vorgegebene Wert, sogar nachdem Bestätigungen für vorgegebene Zeitpunkte gemacht worden sind, wird dies als anormaler Zustand bewertet und die Wagensteuereinheit fährt fort mit der Fehlerverarbeitungsroutine.

Wie oben beschrieben, kann das Steuerverfahren für die Probenbewegungsvorrichtung gemäß Fig. 19 implementiert werden, indem die Steuereinheiten, die in Fig. 20 gezeigt werden, nach den Abläufen, die in den Fig. 21, 22 und 23 gezeigt werden, betrieben werden. Es ist anzumerken, daß das Verfahren zum Betreiben der Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben angegebene Ausführungsform beschränkt ist und daß ein ähnlicher vorteilhafter Effekt auch erhalten werden kann in jenen Fällen, wo die Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in solchen anderen Belichtungsvorrichtungen verwendet wird, die z. B. eine Quecksilberlampe, ein Excimer-Laser oder eine punktförmige X-Strahlenquelle einsetzen.

Im Falle, daß der Betrieb mit der Fehlerverarbeitungsroutine während den Abläufen nach Fig. 21, 22 und 23 fortfährt, führt die Wagensteuereinheit 17 sofort solche Schritte aus, wie eine Serie von aktiven Abläufen bzw. Operationen zu beenden und den Wagen zurück zu einer vorgegebenen Position zu bewegen, während sie die Systemsteuereinheit 1712 von dem Auftreten eines anormalen Zustands benachrichtigt.

Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine anfänglich bzw. initiale Einstelleinrichtung zum Einsatz in der Probenbewegungsvorrichtung zeigt. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in den Fig. 1 und 16 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Drei Positionierstifte 18 sind auf der Grundplatte 1 oder der Oberflächenplatte 7 oder dem Körper 13 (nicht gezeigt in Fig. 24, siehe Fig. 1 und 16) vorgesehen. Der Wagen 4 kann anfänglich eingestellt werden durch Zurücksetzen der Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 (nicht gezeigt in Fig. 24, siehe Fig. 1 und 16), unter solch einer Bedingung, daß die Positionierstifte 18 angrenzend an den Wagen 4 gehalten sind.

Fig. 25 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Initialeinstelleinrichtung für den Wagen 4 zeigt. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 und 16 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Drei Ursprungssensoren 1801 sind auf der Basis 1 oder der Oberflächenplatte 7 oder dem Körper 13 (nicht gezeigt in Fig. 25, siehe Fig. 1 und 16) vorgesehen. Der Wagen 4 wird anfänglich eingestellt, indem die Längenmeßgeräte 801, 802 und 803 (nicht gezeigt in Fig. 25, siehe Fig. 1 und 16) zurückgesetzt werden, nachdem der Wagen 4 in so eine Position bewegt worden ist, daß die drei Ursprungssensoren 1801 die vorgegebenen Werte ausgeben können. Bei dieser Gelegenheit, kann der Wagen 4 bewegt werden, indem die Grobeinstellstufe 2 und Feineinstellstufe 3 eingesetzt werden.

Es ist anzumerken, daß in diesen Fällen, wo es nicht erforderlich ist, daß der Wagen 4 mit hoher Genauigkeit anfänglich eingestellt wird, die obenstehende Initialeinstelleinrichtung nicht gebraucht wird.

Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Hilfsstufe bzw. Hilfseinrichtung zeigt, die einzusetzen ist, wenn die Probenbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Belichtungsvorrichtung angewendet wird. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 und 16 sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Probenbewegungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ist an den Körper 13 angebracht, wobei die Oberflächenplatte 7 von den Säulenstücken 12 getragen bzw. gestützt wird, und eine Hilfsstufe 19 ist ebenfalls vorgesehen, die andere Säulenstücke in ähnlicher Weise verwendet. Die Hilfsstufe 19 ist beweglich in einer Richtung gemäß des Pfeiles in der Figur und hat eine Ladeeinrichtung (chuck) bzw. Fixiereinrichtung 1901, die fähig dazu ist, den Wagen 4 anzuziehen. Wenn die Anzugskopplung zwischen der Grobeinstellstufe 2 als auch der Feineinstellstufe 3 (nicht gezeigt, siehe Fig. 1) und dem Wagen 4 unterbrochen wird, während der Wagen 4 von der Fixiereinrichtung 1901 angezogen wird, kann der Wagen 4 über eine große Strecke bewegt werden. Das erleichtert bzw. ermöglicht Arbeitsvorgänge, wie z. B. das Aufbringen des Wafers 5 auf den Wagen 4 und das Befestigen der Maske 15 auf dem Maskenfeineinstellblock 14 (nicht gezeigt in Fig. 26, siehe Fig. 16). Es wird angemerkt, daß die Bewegungsrichtung der Hilfsstufe 19 nicht auf diejenige der oben angegebenen Ausführungsform beschränkt ist, und daß eine ähnlich vorteilhafte Wirkung auch erhalten werden kann, in jenen Fällen, wo sich die Hilfsstufe 19 in irgendeine andere Richtung bewegt.

Fig. 27 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Eigengewichtskompensationseinrichtung zeigt die einzusetzen ist, wenn die Probenbewegungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einem SOR-Ausrichter untergebracht ist. Gleiche Teile bzw. Einrichtungen wie in Fig. 1 und 16 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Walze bzw. Rolle 21 ist auf der Bodenseite des Wagens 4 vorgesehen, um über einen Trägerstab 20 zu rollen. Der Trägerstab 20 ist in eine Richtung gemäß dem Pfeil in der Figur über ein Paar von Hubstäben 22 bewegbar, die jeweils von einer Hubstabführungseinrichtung 21 geführt werden, die an dem Körper 13 (nicht gezeigt in Fig. 27, siehe Fig. 16) vorgesehen sind. Metallgurte bzw. -bänder (d. h. Stahlbänder) 23 sind jeweils mit einem ihrer Enden an den unteren Enden der Hubstäbe 22 angebracht. Die Stahlbänder 23 erstrecken sich so, daß sie über Rollen 24 laufen, die am Körper 13 vorgesehen sind (nicht gezeigt in Fig. 27, siehe Fig. 16) und ein Balancegewicht 25 hängt an den anderen Enden der Stahlgurte 23. Mit solch einer Anordnung wird es ermöglicht, Verschlechterungen in der Positioniergenauigkeit des Wagens 4 aufgrund seines Eigengewichts (dead load) durch das Balancegewicht 25 zu verhindern. Es wird angemerkt, daß eine ähnlich vorteilhafte Wirkung in jenen Fällen erhalten werden kann, wo andere Strukturen einer Eigengewichtskompensationseinrichtung als dieser Ausführungsform verwendet werden. Wo es nicht notwendig ist, die Eigengewichtskompensationseinrichtung zu verwenden, kann auf sie verzichtet werden. Als Alternative kann die Hilfsstufe 19 (siehe Fig. 24) ausgelegt sein, um auch als Eigengewichtskompensationseinrichtung zu dienen.

Fig. 28 ist eine perspektivische Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der Probenbewegungseinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt. Gleiche Einrichtungen bzw. Teile wie in Fig. 1 und 2 sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Feineinstellstufe 3 ist auf einer Basis 1 gelagert bzw. befestigt, während ein Y-Tisch 201, der in Y-Richtung geführt ist, und ein X-Tisch 203, der in X-Richtung geführt ist, auf der Feineinstellstufe 3 angebracht sind. Der Y-Tisch 201 wird von einer Y-Antriebseinrichtung 205 über einen Y-Stab 206 angetrieben und der X-Tisch 203 wird von einer X-Antriebseinrichtung 207 über einen X-Stab 210 angetrieben. Wenn ein Wagen 4 (nicht gezeigt, siehe Fig. 1) schrittweise in der X-Richtung bewegt wird, wird der Wagen 4 zu dem X-Tisch 203 hingezogen und zusammen mit dem X-Tisch bewegt. Wenn der Wagen 4 schrittweise in der Y-Richtung bewegt wird, wird der Wagen 4 zu dem Y-Tisch 201 hin angezogen und zusammen mit dem Y-Tisch bewegt. Wenn der Wagen 4 fein in der X-, Y-, Z-, α-, β- und R-Richtung bewegt wird, wird der Wagen 4 zu der Feineinstellstufe 3 hin angezogen, so daß der Wagen zusammen mit der Feineinstellstufe 3 durch Antreiben der verbundenen bzw. zugeordneten Stellglieder bewegt wird. In dieser Ausführungsform gibt es selbststeuernde bzw. kontrollierende Restriktoren bzw. Begrenzer 26 in dem Y-Tisch 201, dem X-Tisch 203 und der Feineinstellstufe 3. Wenn der Y-Tisch 201, der X-Tisch 203 oder der Feineinstellstufe 3 oder mehrere dieser Elemente den Wagen 4 nicht anziehen, wird Luft durch diese Restriktoren auf diese Tische bzw. diesen Tisch und/oder die Stufe geleitet, um zwischen ihnen und dem Wagen 4 eine Schmierung bzw. Lagerung durch statische Luft zu erzeugen. Z. B., wenn der Wagen 4 zu dem X-Tisch 203 hin angezogen ist und schrittweise in der X-Richtung bewegt wird, können die automatisch gesteuerten Restriktoren 26, die auf dem Y-Tisch und der Feineinstellstufe 3 vorgesehen sind dazu dienen, zwischen dem Y-Tisch 201 aber auch zwischen der Feineinstellstufe 3 und dem Wagen 4 durch statische Luft zu schmieren. Es wird angemerkt, daß der Y-Tisch 201, der X-Tisch 203 und die Feineinstellstufe 3 direkt relativ zum Wagen 4 gleiten können, wenn auf die automatisch gesteuerten Restriktoren 26 verzichtet wird. Eine Führung des Y-Tisches 201, des X-Tisches 203 aber auch eine Anziehung der Y-Antriebseinrichtung 205, der X-Antriebseinrichtung 207, der Feineinstellstufe 3 und des Wagens 4 kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, wie oben in Verbindung mit den Fig. 2, 4 und 7 erläutert wurde, und deshalb wird dies hier nicht weiter erläutert.

Kurz gesagt, gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflußt ein Fehler in der Positionierung der Grobeinstellstufe 3 und ein Fehler in der Detektion der Position derselben nicht länger die Positioniergenauigkeit der Probe. Da die Position des Wagens, auf dem der Wafer angezogen bzw. fixiert ist, direkt durch Längenmeßgeräte gemessen wird, kann die Probe mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Deshalb, wenn die vorliegende Erfindung z. B. in einer Belichtungsvorrichtung angewendet wird, wird es möglich, wesentlich die Feldgenauigkeit und die Überlagerungsgenauigkeit von Mustern, die auf die Probe übertragen werden sollen, zu verbessern.

Claims

1. Probenbewegungsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein Feineinstellstellglied, das auf einer Basis vorgesehen ist;
eine Feineinstellstufe, die von dem Feineinstellstellglied angetrieben wird;
eine Grobantriebseinrichtung, die auf der Basis vorgesehen ist;
eine Grobeinstellstufe, die von der Grobantriebseinrichtung angetrieben wird; und
eine Halteeinrichtung zum Halten eines Probentisches auf Probentischlagerflächen der Feineinstellstufe und der Grobeinstellstufe in anziehender Weise.

2. Probenbewegungsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine Basis;
ein Feineinstellstellglied, das auf der Basis gelagert ist;
eine Feineinstellstufe, die von dem Feineinstellstellglied angetrieben wird;
eine Grobantriebseinrichtung, die auf der Basis gelagert ist;
eine Grobeinstellstufe, die von der Grobantriebseinrichtung angetrieben wird;
eine Einrichtung zum Ändern des relativen Positionsniveaus der objekttragenden Flächen der Feinstellstufe und der Grobeinstellstufe;
eine erste Halteeinrichtung, die auf einem Abschnitt der objekttragenden Fläche der Feineinstellstufe zum Halten eines Objektes, das bewegt werden soll, ausgebildet ist; und
eine zweite Halteeinrichtung, die in einem Abstand einer objekttragenden Fläche der Grobeinstellstufe zum Halten des Objektes, das bewegt werden soll, ausgebildet ist.

3. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtungen zum Messen einer Position des Objekts auf der stationären Seite vorgesehen sind.

4. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Basisantriebseinrichtung zum vertikalen Bewegen der Basis.

5. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteeinrichtung das Objekt durch Vakuumanziehung hält.

6. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung das Objekt durch magnetische Anziehung hält.

7. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung das Objekt durch elektrostatische Anziehung hält.

8. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobeinstellstufe aufweist:
eine Y-Stufe, die in Y-Richtung bewegbar ist; und
eine X-Stufe, die auf der Y-Stufe gelagert ist und beweglich in einer X-Richtung rechtwinklig zu der Y-Richtung ist und wobei die Grobantriebseinrichtung aufweist:
eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Y-Stufe in der Y-Richtung; und
eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der X-Stufe in der X-Richtung.

9. Probenbewegungsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine Grobeinstellstufe, die auf einer Basis gelagert ist, um in X-Richtung und in Y-Richtung bewegbar zu sein;
eine Feineinstellstufe, die in Umfangrichtung der Grobeinstellstufe angeordnet ist und Raum genug hat, um eine Bewegung der Grobeinstellstufe zuzulassen;
eine Grobantriebseinrichtung zum Antreiben der Grobeinstellstufe in der X-Richtung und der Y-Richtung;
eine Feinantriebseinrichtung, die auf der Basis zum Antreiben der Feineinstellstufe in der X-, Y- und Z-Richtung vorgesehen ist; und
eine Halteeinrichtung zum Halten eines Objekts auf jeweiligen objekttragenden Flächen der Feineinstellstufe und der Grobeinstellstufe.

10. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Spalteinstelleinrichtung zum Bewegen der Basis in der Z-Richtung.

11. Probenbewegungssystem, gekennzeichnet durch:
einen Wagen zum Halten einer Probe;
eine Grobeinstellstufe, die eine Einrichtung zum Anziehen des Wagens hat und in den Richtungen einer XY-Ebene bewegbar ist;
eine Feineinstellstufe, die eine Einrichtung zum Anziehen des Wagens hat und zumindest in den Richtungen der XY-Ebene unabhängig von der Bewegung der Grobeinstellstufe bewegbar ist;
eine Grobantriebseinrichtung zum Antreiben der Grobeinstellstufe;
eine Feinantriebseinrichtung zum Antreiben der Feineinstellstufe;
eine Meßeinrichtung zum Messen einer Position des Wagens in der XY-Ebene; und
eine Positionssteuereinrichtung zum Ableiten eines zur Steuerung anzutreibenden Betrages, und zwar auf der Basis einer Abweichung zwischen Zielwerten der Position des Wagens und der gemessenen Werte von der Meßeinrichtung, und dann zum Zuführen des abgeleiteten Betrages, der zur Steuerung gefahren werden soll, zu der Feinantriebseinrichtung, wodurch die Positioniersteuerung durchgeführt wird.

12. Probenbewegungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Wagen zum Anziehen einer Probe;
eine Grobeinstellstufe, die den Wagen anzieht und in zwei orthogonale Richtungen bewegbar ist;
eine Feineinstellstufe; die den Wagen anzieht und zumindest in zwei orthogonalen Richtungen bewegbar ist;
eine Basis, auf der die Grobeinstellstufe und die Feineinstellstufe gelagert sind; und
Längenmeßgeräte zum Messen einer Position des Wagens.

13. Probenbewegungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Wagen zum Anziehen einer Probe; Längenmeßgeräte zum Messen einer Position des Wagens; einen X-Tisch, der den Wagen anziehen kann und sich in Geradausrichtung bewegt; einen Y-Tisch, der den Wagen anziehen kann und sich geradeaus in einer Richtung orthogonal zu der Bewegungsrichtung des X-Tisches bewegt; eine Feineinstellstufe, die auf ihr sowohl den X-Tisch als auch den Y-Tisch lagert, die den Wagen anzieht und zumindest in zwei orthogonalen Richtungen bewegbar ist; und eine Basis, auf der die Feineinstellstufe gelagert ist.

14. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungseinrichtung vorgesehen ist, die die Basis in einer dritten Richtung orthogonal zu sowohl der Bewegungsrichtung des X-Tisches als auch der Bewegungsrichtung des Y-Tisches bewegen kann.

15. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anziehung zwischen dem X-Tisch und dem Wagen, die Anziehung zwischen dem Y-Tisch und dem Wagen und die Anziehung zwischen der Feineinstellstufe und dem Wagen elektromagnetisch bewirkt werden.

16. Probenbewegungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die zuerst einen vorgegebenen Maximalstrom an eine Spule zur elektromagnetischen Anziehung anlegt und dann einen Strompegel reduziert, der an der Spule anliegt.

17. Probenbewegungsvorrichtung oder -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsstufe vorgesehen ist, die die Bewegungsvorrichtung anziehen und in wenigstens eine Richtung bewegen kann.

18. Halbleiterherstellungsvorrichtung, die die Probenbewegungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 12 oder 13 einsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wafer von dem Wagen angezogen wird und eine Synchrotronstrahlung auf den Wafer auftrifft.

19. Halbleiterherstellungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel, der zwischen einer Ebene, in der ein SOR-Ring zum Erzeugen einer Synchrotronstrahlung installiert ist, und einer Ebene, in der der den Wafer anziehende Wagen abgetastet wird, in einen Bereich nicht kleiner als 86° und nicht größer als 89° fällt.