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Title:
SCREW TRANSMISSION DRIVE, AND RETICLE STAGE AND MEASURING DEVICE FOR SEMICONDUCTOR LITHOGRAPHY APPLICATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/002771
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a screw transmission drive (1), in particular for the reticle stage (100) of a device (200) for lithography applications, comprising a leadscrew (4), which has a power transmission thread and a leadscrew nut (5) which interacts with the power transmission thread, and a controllable drive (2) for rotating the leadscrew (4), wherein the leadscrew nut (5) is connected to a leadscrew flange (10) for connection to a component (104) to be moved relative to the drive; the leadscrew flange (10) has two connection elements (11, 12) for connecting, respectively, to the leadscrew nut (5) and to the component (104) to be moved, the connection elements being connected by six elastically deformable struts (13, 23) of identical length which are fixedly clamped at both ends; the clamping points (23') of the struts (13, 23) at the connection elements (11, 12) are distributed, in two parallel connection planes (20), in pairs at regular intervals over respective connection circles (21) such that each pair of mutually adjacent struts (13, 23) includes an angle; the ratio of the radii of the two connection circles (21) is 0.5, and the connection circles (21) are coaxially located on a common longitudinal axis (14, 24). The invention also relates to a reticle stage (100) and to a device (200) having a reticle stage (100), the reticle stage (100) having a screw transmission drive (1) according to the invention.

Inventors:
ZSCHÄCK STEPHAN (DE)
HEIDENREICH ALEXANDER (DE)
KLARNER ULLRICH (DE)
WEISSENBERG STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/066525
Publication Date:
January 04, 2024
Filing Date:
June 20, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL SMT GMBH (DE)
International Classes:
F16H25/22
Domestic Patent References:
WO2014128178A12014-08-28
Foreign References:
US20130271743A12013-10-17
Attorney, Agent or Firm:
GLAWE DELFS MOLL PARTNERSCHAFT MBB VON PATENT- UND RECHTSANWÄLTEN (DE)
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Claims:
Patentansprüche Schraubgetriebeantrieb (1) , insbesondere für die Retikel- Stage (100) einer Vorrichtung (200) für Lithograf ie-Anwen- dungen, umfassend eine Gewindespindel (4) mit einem Bewegungsgewinde, einer mit dem Bewegungsgewinde zusammenwirkenden Spindelmutter (5) und einen steuerbaren Antrieb (2) zur Rotation der Gewindespindel (4) , wobei die Spindelmutter (5) mit einem Spindelflansch (10) zur Anbindung an ein relativ zum Antrieb zu bewegenden Bauteil (104) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelflansch (10) zwei Anbindungselemente (11,12) jeweils zur Verbindung mit der Spindelmutter (5) oder dem zu bewegenden Bauteil (104) umfassen, die durch sechs beidseitig fest eingespannte elastisch verformbare Streben (13, 23) identischer Länge verbunden sind, wobei die Einspannungen (23') der Streben (13, 23) an den Anbindungselementen (11, 12) in zwei parallelen Anbindungsebenen (20) jeweils paarweise in regelmäßigen Abständen über jeweils einen Anbindungskreis (21) derart verteilt angeordnet sind, dass zwei zueinander benachbarte Streben (13,23) jeweils einen Winkel einschließen, wobei das Verhältnis der Radien der beiden Anbindungskreise (21) 0,5 beträgt, und die Anbindungskreise (21) koaxial auf einer gemeinsamen Längsachse (14, 24) angeordnet sind. Schraubgetriebeantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (4') der Gewindespindel (4') mit der Längsachse (14, 24) des Spindelflansches (10) zusammenfällt. Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, vorzugsweise beide Anbindungselemente (11, 12) eine Durchführungsöffnung (15) für die Gewindespindel (4) aufweisen. Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Anbindungskreises (21) an dem Anbindungselement (11) , welches mit der Spindelmutter (5) verbunden ist, kleiner ist als der Radius des Anbindungskreises (21) am anderen Anbindungselement (12) . Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Spindelmutter (5) und Anbindungselement (11) festkörpergelenkfrei ist. Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (5) einstückig mit dem zur Verbindung mit der Spindelmutter (5) vorgesehenen Anbindungselement (11) ausgebildet ist. Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gewindespindel (4) und Spindelmutter (5) zur Bildung eines Kugelgewindeantriebs ausgebildet sind. Schraubgetriebeantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Anbindungselement ( e ) (11, 12) aus Aluminium oder Kunststoff und/oder die Streben (13) aus Stahl, vorzugsweise mit einem Elastizitätsmodul zwischen 150 kN/mm2 und 300 kN/mm2, weiter vorzugsweise zwischen 200 kN/mm2 und 250 kN/mm2, besonders vorzugsweise zwischen 215 kN/mm2 und 225 kN/mm2, sind. Retikel-Stage (100) für eine Maske (102) für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen, umfassend einen Stage-Spiegel (101) zur Ablage einer Maske (102) darauf, welcher in wenigstens eine Richtung durch jeweils einen Antrieb verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb des Stage-Spiegels (101) ein Schraubgetriebeantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist. Vorrichtung (200) für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen, umfassend eine Retikel-Stage (100) gemäß Anspruch 9.
Description:
Schraubgetriebeantrieb sowie Re tikel -Stage und Vermes sungs orrichtung für Haiblei ter-Lithografie- An Wendungen

[ 0001 ] Die Erfindung betri f ft einen Schraubgetriebeantrieb, insbesondere für die Retikel-Stage einer Vorrichtung für Lithograf ie-Anwendungen, sowie eine entsprechend ausgestattete Retikel-Stage und Vorrichtung für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen .

[ 0002 ] Die Herstellung von Halbleiterbauelementen erfolgt regelmäßig mithil fe von Lithografie , bei der eine von einer Belichtungsvorrichtung beleuchtete Masken - auch Retikel genannt - durch eine Proj ektionsoptik verkleinert auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht - dem sog . Resist - ausgestatteten Wafer proj i ziert wird . Die durch die Maske vorgegebene Struktur wird anschließend durch Ätzverfahren im Wafer umgesetzt .

[ 0003 ] Insbesondere wenn die Belichtung mit Strahlung im EUV- Bereich ( d . h . Wellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm) erfolgt , kommen reflektierende Masken zum Einsatz , bei denen die reflektierenden und nicht reflektierenden Strukturen Dimensionen im Nanometerbereich aufweisen .

[ 0004 ] Um sicherzustellen, dass bei der Belichtung eines Wafers tatsächlich die gewünschte Halbleiterstruktur erreicht wird, werden die Masken vor der Belichtung von Wafern mit speziell ausgebildeten Vorrichtungen untersucht .

[ 0005 ] So kann mit Maskeninspektionsmikroskopen, wie beispielsweise das AIMS der Firma Carl Zeiss SMS GmbH, überprüft werden, ob vorhandene Defekte bei Belichtung des Wafers eine negative Auswirkung haben oder nicht . Diese Mikroskope sind mit Abbildungsoptiken und Lichtquellen ausgestattet , die eine Abbildung ermöglichen, die dem Verhalten des eigentlichen Halbleiter-Lithograf ie-Systems möglichst nahekommt .

[ 0006 ] Bei Positionsmessvorrichtungen werden die Positionen von Strukturen auf Masken hochgenau bestimmt , die Struktur einer Maske auf einen lichtempfindlichen ortsaufgelösten Detektor, wie beispielsweise einen CCD-Chip ( Charge Coupled Device ) , proj i ziert wird .

[ 0007 ] Auch weil der Ob ektbereich bei den Abbildungsoptiken der diversen Vorrichtungen für Halbleiter-Lithograf ie-Anwen- dungen regelmäßig kleiner sind, als darin angeordnete Masken, aufgrund der erforderlichen Präzision die Abbildungsoptiken diese selbst aber nicht geeignet verstellbar sind, ist es erforderlich, die Maske in der Obj ektebene geeignet zu bewegen, um abschnittsweise die gesamte Maske sequenziell abzubilden . Hierzu werden sog . Retikel-Stages eingesetzt , welche eine darauf abgelegte und allein durch schwerkraftbedingt Kraftschluss auf der Retikel-Stage gehaltene Maske hochgenau in wenigstens eine Richtung verschieben können .

[ 0008 ] So sind bspw . Positionsmessvorrichtungen mit einer hochgenau positionierbaren Retikel-Stage ausgestattet , die eine Positionierung einer darauf abgelegten Maske mit einer Genauigkeit unter 1 nm erlauben .

[ 0009 ] Zumindest für Bewegungen der Retikel-Stage in eine bestimmte Richtung können Schraubgetriebeantriebe eingesetzt werden . Bei diesen Antrieben wird durch eine motorgetriebene rotatorische Bewegung einer Gewindespindel eine damit in Eingri f f befindliche , nicht mitrotierende Spindelmutter in Richtung der Längsachse linear bewegt . Können bspw . Motor und Gewindespindel als orts fest angesehen werden, kann ein mit der Spindelmutter verbundenes Bauteil demgegenüber linear bewegt werden . [ 0010 ] Durch entsprechende Ausgestaltung des Schraubgetriebeantriebs , insbesondere im Hinblick auf das Gewinde der Gewindespindel , lassen sich auch mikroskopische Bewegungen mit einer für Positionsmessvorrichtungen ausreichenden Präzision grundsätzlich realisieren .

[ 0011 ] Es hat sich gezeigt , dass es trotz ggf . zur Schwin- gungs- und Vibrationsentkopplung vorgesehener Festkörpergelenke im Bereich der Spindelmutter und Wahl eines besonders laufruhigen Motors bei Schraubgetriebeantrieben dennoch zu einer Anregung von Schwingungen der Retikel-Stage kommen kann . Da eine zu vermessende Maske auf dieser Retikel-Stage nur aufgelegt ist , kann sich aufgrund der so eingetragenen Schwingungen die Position des Retikels auf der Retikel-Stage im Nanometer- bis Subnanometerbereich ändern, womit das Untersuchungsergebnis verfälscht wird .

[ 0012 ] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Schraubgetriebeantrieb, insbesondere für die Retikel-Stage einer Vorrichtung für Halbleiter-Lithograf ie-An- wendungen, sowie eine damit ausgestattete Retikel-Stage sowie Vorrichtung für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen zu schaffen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr oder nur noch in vermindertem Maße auf treten .

[ 0013 ] Gelöst wird diese Aufgabe durch Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen . Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

[ 0014 ] Demnach betri f ft die Erfindung einen Schraubgetriebeantrieb, insbesondere für die Retikel-Stage einer Vorrichtung für Lithograf ie-Anwendungen, umfassend eine Gewindespindel mit einem Bewegungsgewinde , einer mit dem Bewegungsgewinde zusammenwirkenden Spindelmutter und einen steuerbaren Antrieb zur Rotation der Gewindespindel , wobei die Spindelmutter mit einem Spindel flansch zur Anbindung an ein relativ zum Antrieb zu bewegenden Bauteil verbunden ist , wobei der Spindel flansch zwei Anbindungselemente j eweils zur Verbindung mit der Spindelmutter oder dem zu bewegenden Bauteil umfassen, die durch sechs beidseitig fest eingespannte elastisch verformbare Streben identischer Länge verbunden sind, wobei die Einspannungen der Streben an den Anbindungselementen in zwei parallelen Anbindungsebenen j eweils paarweise in regelmäßigen Abständen über j eweils einen Anbindungskreis derart verteilt angeordnet sind, dass zwei zueinander benachbarte Streben j eweils einen Winkel einschließen, wobei das Verhältnis der Radien der beiden Anbindungskreise 0 , 5 beträgt und die Anbindungskreise koaxial auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind .

[ 0015 ] Weiterhin betri f ft die Erfindung eine Retikel-Stage für eine Maske für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen, umfassend einen Stage-Spiegel zur Ablage einer Maske darauf , welcher in wenigstens eine Richtung durch j eweils einen Antrieb verschiebbar ist , wobei wenigstens ein Antrieb des Stage-Spiegels ein erfindungsgemäßer Schraubgetriebeantrieb ist .

[ 0016 ] Die Erfindung betri f ft auch eine Vorrichtung für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen, umfassend eine erfindungsgemäße Retikel-Stage .

[ 0017 ] Der erfindungsgemäße Schraubenantrieb zeichnet sich durch eine besondere Ausgestaltung der Befestigung der Spindelmutter an dem zu bewegenden Bauteil aus , mit dem insbesondere Vibrationen und Schwingungen in radialer Richtung der Gewindespindel vom zu bewegenden Bauteil ferngehalten werden können .

[ 0018 ] Erfindungsgemäß ist dafür ein Spindel flansch mit zwei Anbindungselementen vorgesehen, von denen das eine Anbindungselement mit der Spindelmutter, das andere Anbindungselement mit dem zu bewegenden Bauteil verbunden bzw . verbindbar ist . Die beiden Anbindungselemente selbst sind untereinander durch sechs Streben verbunden, die aufgrund ihrer besonderen Anordnung einerseits eine hohe Stei figkeit des Spindel flansches in eine axiale Längsrichtung des Spindel flansches ermöglichen, gleichzeitig aber auch Relativbewegung der beiden Anbindungselemente in eine radiale Richtung dazu zulassen . Durch Letzteres kann die Übertragung einer radialen Bewegung bzw . Schwingung des einen Anbindungselementes auf das andere Anbindungselement wenigstens deutlich reduziert werden .

[ 0019 ] Die sechs Streben sind dazu mit j eweils einem Ende an den beiden Anbindungselementen im Sinne der Statik fest eingespannt , d . h . , die Streben sind derart an den Anbindungselementen befestigt , dass sämtliche Verschiebungen und Verdrehungen an der Befestigung unterbunden wird . Dabei liegen die Einspannungen sämtlicher Streben auf j eweils einem Anbindungskreis auf zwei um eine Höhe voneinander beabstandeten parallelen Anbindungsebenen, d . h . , j edem Anbindungselement lässt sich ein Kreis auf einer Ebene finden, auf dem sämtliche Einspannungen an diesem Anbindungselement liegen . Insbesondere liegen auch die Achsen der Streben an den fraglichen Einspannungen der dem Anbindungskreis . Die beiden Anbindungskreise sind im unbelasteten Zustand des Spindel flansches koaxial angeordnet , d . h . , die Mittelpunkte der beiden Anbindungskreise liegen auf einer gemeinsamen Achse senkrecht zu den parallelen Anbindungsebenen . Diese Achse entspricht der oben bereits erwähnten Längsachse des Spindel flansches .

[ 0020 ] Die Länge der sechs Streben ist derart gewählt , dass die Einspannungen auf den beiden Anbindungskreisen j eweils paarweise unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, wobei diese j eweils paarweise Einspannungen j eweils gleichmäßig über den Umfang des j eweiligen Anbindungskreises verteilt sein . Unmittelbar benachbarte Einspannungen können dabei auch ganz oder teilweise zusammenfallen, wobei dann die Streben im Bereich der Einspannung entweder einstückig ausgestaltet sind oder eine geeignete Formgebung aufweisen, die eine entsprechende enge bzw . gemeinsame Einspannung erlauben .

[ 0021 ] Das gleichzeitig zwei zueinander benachbarte Streben j eweils einen Winkel zueinander einschließen sollen, mithin also nicht parallel angeordnet sind, ergeben die Streben letztendlich ein Muster, wie es in ähnlicher Form von den allerdings längenveränderlichen und beidseitig lediglich mit Festlagern im Sinne der Statik angebundenen Hydraulikzylindern eines Hexapods bekannt ist - zumindest in dem Fall , dass sämtliche Hydraulikzylinder des Hexapods auf dieselbe Länge eingestellt sind .

[ 0022 ] Bei dem erfindungsgemäßen Spindel flansch ist weiterhin vorgesehen, dass der Radius des einen Anbindungskreises nur halb so groß ist wie der Radius des anderen Anbindungskreises , das Verhältnis der beiden Radien zueinander also 0 , 5 beträgt .

[ 0023 ] Für die vorliegend beschriebene besondere Ausgestaltung des Spindel flansches hat sich gezeigt , dass der Spindel flansch auch bei hoher Stei figkeit in axiale Richtung kleinere Verschiebungen der beiden Anbindungselementen in radialer Richtung zulassen kann; die dafür relevante Querstei figkeit kann durch geeignete Wahl der Durchmesser der sechs Streben eingestellt werden, die gleichzeitig nur geringen Einfluss auf die Axialstei figkeit hat . Werden kleinere radiale Verschiebungen der beiden Anbindungselementen zugelassen, wird eine gewisse Entkopplung zwischen den beiden Anbindungselementen erreicht , die radial wirkende Schwingungen und Vibrationen nicht oder nur abgeschwächt zwischen den beiden Anbindungselementen überträgt . [ 0024 ] Der erfindungsgemäße Spindel flansch zeichnet sich weiterhin dadurch aus , dass eine mögliche radiale Verschiebung der beiden Anbindungselemente zueinander zumindest bis zu einem gewissen Maß ausschließlich als lateraler Parallelversatz erfolgt , d . h . die Ebenen, in denen die j eweiligen Anbindungskreise bleiben auch bei einer solchen Verschiebung parallel und es entsteht keinerlei Winkelversatz o . Ä.

[ 0025 ] Das Maß , bis zu dem eine radiale Querverschiebung ausschließlich als Parallelverschiebung erfolgt ist d . h . von der Länge der Streben, der Höhe des Spindel flansches ( also der Abstand zwischen den beiden Abstandsebenen) , sowie der Stei figkeit der Streben abhängig . Letztere ist u . a . vom Durchmesser der Streben und dem Elasti zitätsmodul abhängig, wobei sich gezeigt hat , dass der Durchmesser der Streben einen größeren Einfluss auf die Querstei figkeit hat als auf die Axialstei figkeit . Durch geeignete Wahl der vorgenannten Parameter, zu der ein Fachmann ohne Weiteres per Berechnung, Simulation oder Versuchen gelangen kann, kann ein für eine Viel zahl unterschiedlicher Anwendungs fälle j eweils geeigneter Spindel flansch entworfen und hergestellt werden, der gewünschte Anforderungen an Axial- und Querstei figkeit erfüllt , mit denen einerseits ein präzise betreibbarer Schraubgetriebeantrieb für ein Bauteil erreicht , andererseits aber auch die Übertragung von Vibrationen und Schwingungen auf das zu bewegende Bauteil reduziert werden kann . Dabei ist bevorzugt , wenn alle sechs Streben identisch ausgeführt sind, also neben einer identischen Länge ( die sich grundsätzlich bereits aus den übrigen geometrischen Vorgaben des Spindel flansches ergibt ) auch einen identischen Querschnitt , insbesondere einen Kreisquerschnitt mit identischem Durchmesser, aufweisen und aus demselben Material gefertigt sind, mithin also ein identisches Elasti zitätsmodul aufweisen . [ 0026 ] Vorzugsweise fällt die Achse der Gewindespindel mit der Achse des Spindel flansches zusammen . Entsprechendes kann durch eine geeignete Anbindung der Spindelmutter an dem einen Anbindungselement erreicht werden . Verlaufen die beiden Achsen koaxial wird sichergestellt , dass durch die für eine gewünschte Bewegung eines Bauteils über den Spindel flansch zu übertragene Axialkräfte grundsätzlich keine Momente in den Spindel flansch eingetragen .

[ 0027 ] Es ist bevorzugt , wenn wenigstens eine , vorzugsweise beide Anbindungselemente eine Durchführungsöf fnung für die Gewindespindel aufweisen . Während eine entsprechende Durchführungsöf fnung bei dem Anbindungselement , mit dem die Spindelmutter verbunden ist , regelmäßig erforderlich sein wird, um die Funktionalität des Schraubgetriebeantriebs zu gewährleisten, ermöglicht eine Durchführungsöf fnung im anderen Anbindungselement grundsätzlich einen Bewegungsbereich des Schraubgetriebeantriebs deutlich über die Höhe des Spindel flansches hinaus - ohne eine entsprechende Durchführungsöf fnung würde das andere Anbindungselement nämlich ein Anschlag für die Gewindespindel darstellen und so die maximale Lateralbewegung des Schraubengetriebeantriebs vorgeben . Die Durchführungsöf fnung am anderen Anbindungselement ist ausreichend groß zu wählen, um nicht nur die Gewindespindel hindurchführen, sondern auch um die zuvor beschriebene laterale Parallelverschiebung der beiden Anbindungselemente zueinander ermöglichen zu können .

[ 0028 ] Vorzugsweise ist der Radius des Anbindungskreises an dem Anbindungselement , welches mit der Spindelmutter verbunden ist , kleiner als der Radius des Anbindungskreises am anderen Anbindungselement . Dadurch kann regelmäßig das mit der Spindelmutter verbundene Anbindungselement kleiner und leichter ausgeführt werden, was für die Schwingungseigenschaften des Spindel flansches vorteilhaft ist . [ 0029 ] Es ist bei geeigneter Ausgestaltung des Spindel flansches und insbesondere geeigneter Wahl des Durchmessers der Streben möglich, auf zusätzliche Entkopplungselemente , wie die aus dem Stand der Technik bekannte Festkörpergelenke zu verzichten, wodurch die Masse im Bereich der Spindelmutter weiter reduziert werden kann . Die Verbindung zwischen Spindelmutter und Anbindungselement ist also vorzugsweise festkörpergelenkfrei .

[ 0030 ] Zur weiteren Reduktion der Masse im Bereich der Spindelmutter ist es alternativ oder zusätzlich möglich, die Spindelmutter einstückig mit dem für die Spindelmutter vorgesehenen Anbindungselement aus zugestalten .

[ 0031 ] Gewindespindel und Spindelmutter sind vorzugsweise zur Bildung eines Kugelgewindeantriebs ausgestaltet . Kugelgewindeantrieb sowie die dafür erforderliche Ausgestaltung von Gewindespindel und Spindelmutter sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung . Ein Kugelgewindeantrieb zeichnet sich durch besonders hohe Präzision beim Verschieben der Spindelmutter entlang der Gewindespindel aus .

[ 0032 ] Der Spindel flansch kann einstückig und/oder aus einem Material gefertigt sein . Es ist bevorzugt , wenn insbesondere das mit der Spindelmutter verbundene Anbindungselement möglichst leicht ausgestaltet ist . Diese - aber auch das andere Anbindungselement - können daher aus Aluminium oder Kunststof f , bspw . Polytetrafluorethylen ( PETE ) oder Polyamidimid, gefertigt sein, wobei das Material vorzugsweise elektrisch leitend ist , um statische Aufladung zu vermeiden . Für die Streben ist Stahl , vorzugsweise mit einem Elasti zitätsmodul zwischen 150 kN/mm 2 und 300 kN/mm 2 , vorzugsweise zwischen 200 kN/mm 2 und 250 kN/mm 2 , weiter vorzugsweise zwischen 215 kN/mm 2 und 225 kN/mm 2 , als Werkstof f bevorzugt . [ 0033 ] Bei der erfindungsgemäßen Retikel-Stage , die grundsätzlich vergleichbar zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Retikel-Stage - insbesondere auch mit einem oder mehreren Schraubgetriebeantrieben zur Bewegung der Retikel-Stage ausgebildet sein kann, ist die Verwendung wenigstens eines erfindungsgemäßen Schraubgetriebeantriebs zum Verschieben der Retikel-Stage in bspw . j eweils eine Richtung vorgesehen . Aufgrund der bei dem erfindungsgemäßen Schraubgetriebeantrieb erreichten Reduzierung der Übertragung radial wirkender Schwingungen und Vibrationen auf den Retikel-Spiegel ist das Risiko , dass eine darauf abgelegte Maske auch nur im Nano- oder Subnanometerbereich verrutscht , deutlich reduziert .

[ 0034 ] Eben dieser Vorteil wird auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt , bei der eine erfindungsgemäße Retikel- Stage verwendet wird . Unabhängig davon, für welche Halbleiter- Lithograf ie-Anwendung die Vorrichtung letztendlich ausgebildet ist , wird das Risiko von Fehlmessungen und/oder Fehlbelichtungen aufgrund von unbeabsichtigt auch nur im Nano- oder Subnanometerbereich bewegten Masken reduziert .

[ 0035 ] Die Erfindung wird nun anhand einer vorteilhaften Ausführungs form unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben . Es zeigen :

Figur 1 : ein Aus führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Schraubgetriebeantriebs ;

Figur 2 : eine Detaildarstellung des Spindel flansches des

Schraubgetriebeantriebs auf Figur 1 ;

Figur 3 : eine schematische Prinzipski z ze des Spindel flansches aus Figur 2 ; Figur 4 : eine schematische Darstellung einer Retikel-Stage umfassend mehrere Schraubgetriebeantriebe aus Figur 1 ; und

Figur 5 : eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für

Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen mit einer Retikel-Stage gemäß Figur 4 .

[ 0036 ] In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Schraubgetriebeantrieb 1 schematisch dargestellt .

[ 0037 ] Der Schraubengetriebeantrieb 1 umfasst einen laufruhigen Servomotor 2 als steuerbaren Antrieb, der eine in einem orts fest befestigbaren Lagerbock 3 drehbar gelagerte Gewindespindel 4 antreiben, nämlich um deren Längsachse 4 ' rotieren kann . Die Gewindespindel 4 weist ein - nicht dargestelltes - Bewegungsgewinde auf , wobei die entsprechende schraubenförmige Rille mit halbrundem Querschnitt geformt ist , wie er für ein Kugelgewindetrieb bekannt ist .

[ 0038 ] Mit dem Bewegungsgewinde der Gewindespindel 4 wirkt eine Spindelmutter 5 zusammen, die ebenfalls eine allerdings beidseitig abgeschlossene schraubenförmige Rille mit halbrundem Querschnitt aufweist . Indem so von Gewindespindel 4 und Spindelmutter 5 gebildeten spiral förmigen Kanal sind Kugeln (nicht sichtbar ) angeordnet , mit denen eine Rotationsbewegung der Gewindespindel 4 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter 5 entlang der Gewindespindel 4 bzw . deren Achse 4 ' umgesetzt wird .

[ 0039 ] Zur Anbindung der Spindelmutter 5 an ein zu bewegendes Bauteil 104 (vgl . Figur 4 ) , welches mithil fe des Schraubengetriebeantriebs 1 gegenüber dem Lagerbock 3 in Richtung der Achse 4 ' der Gewindespindel 4 bewegt werden soll , ist ein Spindel flansch 10 vorgesehen . [0040] Der Spindelflansch 10 weist zwei Anbindungselemente 11, 12 auf, die über sechs Streben 13 miteinander verbunden sind. Das eine Anbindungselement 11 ist dabei fest mit der Spindelmutter 5 verbunden, während das andere Anbindungselement 12 zur Verbindung mit dem zu bewegenden Bauteil 104 (vgl. Figur 4) vorgesehen ist.

[0041] Der Spindelflansch 10 wird nun anhand der Figur 2, in welcher der Spindelflansch 10 isoliert dargestellt ist, sowie Figur 3, in welcher die wesentliche Geometrie des Spindelflansches als Prinzipskizze dargestellt ist, näher erläutert.

[0042] Die einander zugewandten Flächen 11', 12' der beiden Anbindungskörper 11, 12 bilden jeweils eine Anbindungsebene 20, die zueinander parallel verlaufen. Auf diesen beiden Anbindungsebenen 20 ist jeweils ein Anbindungskreis 21 definiert, wobei der Radius des Anbindungskreises 21 an dem einen Anbindungskörper 11 genau halb so groß, also um dem Faktor 0,5 kleiner als der Radius des Anbindungskreises 21 am anderen Anbindungskörper 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist dabei der Anbindungskreis 21 am Anbindungskörper 11, der mit der Spindelmutter 5 verbunden ist (vgl. Figur 1) den kleineren Radius auf.

[0043] Die beiden Anbindungskreise 21 sind koaxial auf einer Achse 22, die auch als Längsachse 14 des Spindelflansches 10 angesehen wird, angeordnet. Die Längsachse 14 des Spindelflansches 10 ist beim vollständigen Schraubengetriebeantrieb 1 im Übrigen koaxial zur Achse 4' der Gewindespindel 4 angeordnet (vgl . Figur 1 ) .

[0044] Die zueinander identische ausgebildeten, die beiden Anbindungskörper 11, 12 verbindenden sechs Streben 13 sind im Sinne der Statik beidseitig fest eingespannt (vgl. symbolische Darstellung der Lager 23' der als Stäbe 23 dargestellten Streben 13 in Figur 3) . Dabei sind die Einspannungen 23' der Stäbe 23, welche die Achsen der Streben 13 repräsentieren, jeweils auf den Anbindungskreisen 21 angeordnet.

[0045] Dabei sind die Einspannungen 23' jeweils paarweise angeordnet, d. h., die Einspannungen 23' zweier benachbarter Stäbe 23 bzw. Streben 13, sind jeweils unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die paarweisen Einspannungen 23' sind dabei gleichmäßig über den Umfang der jeweiligen Anbindungskreise 21, wobei die paarweise Zusammenfassung der Einspannungen 23' so gewählt ist, dass zwei benachbarte Stäbe 23 bzw. Streben 13 jeweils unter einem Winkel zueinander verlaufen.

[0046] Aufgrund der identischen Länge der Stäbe 23 bzw. Streben 13 ergibt sich die in sämtlichen Figuren ersichtliche regelmäßige Anordnung der Stäbe 23 bzw. Streben 13, die grundsätzlich der Anordnung der sechs Hydraulikzylinder bei bekannten Hexapods ähnelt. Selbstverständlich sind die Streben 13 aber anders als Hydraulikzylinder nicht längenveränderlich und außerdem sind die Streben 13 fest eingespannt - und nicht etwa mit Verdrehungen erlaubenden Festlagern wie die Hydraulikzylinder bei Hexapods.

[0047] Die Streben 13 sind zumindest in einem gewissen Umfang elastisch verformbar, insbesondere biegbar. Aufgrund dieser Eigenschaft lassen sich die beiden Anbindungselemente 11, 12 trotz hoher Axialsteifigkeit des Spindelflansches 10 in radialer Richtung zur Längsachse 14, 24 zueinander bewegen. Dabei kommt es aufgrund der erfindungsgemäßen Geometrie ausschließlich zu einer lateralen Parallelverschiebung, d. h. selbst bei einer entsprechenden Relativbewegung der beiden Anbindungselemente 11, 12 bleiben die Anbindungsebenen 20 parallel zueinander ausgerichtet. [ 0048 ] Durch geeignete Geometrie und Werkstof fe kann durch den Spindel flansch 10 eine weitgehende Entkopplung des zu bewegenden Bauteils 104 (vgl . Figur 4 ) bzw . des damit verbundenen Anbindungselements 12 und möglichen Schwingungen und Vibrationen des übrigen Schraubgetriebeantriebs 10 , welche durch den Servomotor 2 aber bspw . auch durch eine nicht exakte Axialität der Gewindespindel 4 in das System eingebracht werden können . Diese allein durch den Spindel flansch 10 realisierbare Entkopplung kann sogar so weit gehen, dass auf einen im Stand der Technik an vergleichbarer Stelle regelmäßig zur Schwingungsentkopplung vorgesehenes Festkörpergelenk zwischen der Spindelmutter 5 und dem damit verbundenen Anbindungselement 11 verzichtet werden kann . Dadurch kann Masse im Bereich der Spindelmutter 5 eingespart werden, was das Schwingungsverhalten des Schraubgetriebeantriebs 10 verbessert .

[ 0049 ] Noch mehr Masse lässt sich grundsätzlich einsparen, wenn die Spindelmutter 5 einstückig mit dem Anbindungselement 11 ausgebildet ist . In dieser - nicht dargestellten - Aus führungsvariante entfällt sämtliche Masse der ansonsten erforderlichen Verbindungselemente von Spindelmutter 5 und Anbindungselement 11 , wie bspw . Schrauben . Auch kann ein kombiniertes einstückiges Element eine geringere Masse aufweisen als die kombinierte Masse separat ausgeführter Spindelmutter 5 und Anbindungselement 11 .

[ 0050 ] Im dargestellten Aus führungsbeispiel sind die Streben 13 aus einem Xl VCrNi l 6-2-Rundstahl mit einem Elasti zitätsmodul von 215 kN/mm 2 gefertigt und weisen einen Durchmesser von 2 mm . Der Abstand zwischen den beiden Anbindungsebenen 20 beträgt 200 mm . Die Radien der beiden Anbindungskreise 21 ist 50 mm bzw . 100 mm, womit das geforderte Radiusverhältnis von 0 , 5 gegeben ist . Aufgrund der geometrischen Zusammenhänge weisen die Streben 13 dann eine Länge von 217 , 9 mm auf . [ 0051 ] Die beiden Anbindungselemente 11 , 12 sind aus Aluminium gefertigt .

[ 0052 ] Damit der Bewegungsbereich des Schraubgetriebeantriebs 1 nicht durch die Anbindungselemente 11 , 12 als Anschlag für die Gewindespindel 4 begrenzt wird, weist nicht nur das Anbindungselement 11 eine koaxial auf der Achse 14 , 24 angeordnete Durchführungsöf fnung 15 für die Gewindespindel 4 auf , sondern auch das andere Anbindungselement 12 . Dabei ist der Durchmesser der Durchführungsöf fnung 15 zumindest am anderen Anbindungselement 12 deutlich größer als der Durchmesser der Gewindespindel 5 selbst , damit - auch wenn die Gewindespindel 5 durch die Durchführungsöf fnung 15 des anderen Anbindungselementes 12 geführt ist - die oben beschriebene laterale Parallelverschiebung zwischen den Anbindungselementen 11 , 12 möglich bleibt .

[ 0053 ] Der Schraubgetriebeantrieb 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 eignet sich besonders als Grobantrieb einer Retikel-Stage 100 , wie sie schematisch in Figur 4 dargestellt ist .

[ 0054 ] Eine Retikel-Stage 100 dient dazu, ein auf einem sog . Stage-Spiegel 101 abgelegte und allein schwerkraftbedingt aufliegende Maske 102 in einer Ebene - in Figur 4 der XY-Ebene - hochpräzise verschieben zu können, damit die Maske 102 abschnittsweise durch den regelmäßig deutlich kleiner als die Maske 102 aus fallenden Obj ektbereich einer Vorrichtung 200 für Lithograf ie-Anwendungen (vgl . Figur 5 ) bewegt werden kann, damit so sequenziell die gesamte Maske 102 durch die Vorrichtung 200 erfasst werden kann .

[ 0055 ] Der Stage-Spiegel 101 ist auf einem Stage-Schlitten 103 angeordnet , wobei sich der Stage-Spiegel 101 in Y-Richtung auf dem Stage-Schlitten 103 und sich der Stage-Schlitten 103 zusammen mit dem darauf angeordneten Stage-Spiegel 101 in X- Richtung verschieben lässt . Für j ede dieser Bewegungsrichtungen ist j eweils ein Schraubgetriebeantrieb 1 , wie er in Figuren 1 bis 3 dargestellt ist , vorgesehen . Der eine Schraubgetriebeantriebe 1 ist an dem Stage-Spiegel 101 und dem Stage- Schlitten 103 angebunden, während der andere Schraubgetriebeantriebe 1 an dem Stage-Schlitten 103 und einer nicht dargestellten orts festen Verankerung angebunden ist . Durch den letztgenannten Schraubgetriebeantrieb 1 kann der damit verbundene Stage-Schlitten 103 also in X-Richtung bewegt werden, während durch den anderen Schraubgetriebeantrieb 1 der Stage- Spiegel 101 gegenüber dem Stage-Schlitten 103 in die Y-Rich- tung bewegt werden kann .

[ 0056 ] Im dargestellten Aus führungsbeispiel sind die Schraubgetriebeantriebe 1 j eweils noch um ein Wegsensor 105 ergänzt , mit dem die Position der Spindelmutter 5 gegenüber dem Befestigungs flansch 3 ermittelt werden kann . Der Wegsensor 105 kann bspw . als Laserinterferometer oder als Laserentfernungsmesser mit Lauf zeitmessung ausgebildet sein .

[ 0057 ] In Figur 5 ist exemplarisch eine Vorrichtung 200 für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen dargestellt , bei der eine Retikel-Stage 100 gemäß Figur 4 mit erfindungsgemäßen Schraubengetriebeantrieben 1 zum Einsatz kommen können .

[ 0058 ] Bei der in Figur 5 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um eine Positionsmessvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und die sich lediglich in der verwendeten Retikel-Stage 100 vom Stand der Technik unterscheidet . Selbstverständlich kann die Retikel-Stage 100 auch in beliebigen anderen Vorrichtungen 200 für Halbleiter-Lithograf ie-Anwendungen verwendet werden . [ 0059 ] Die Vorrichtung 200 umfasst eine Retikel-Stage 100 gemäß Figur 4 , die in Figur 5 nur äußerst schematisch dargestellt ist : Die Retikel-Stage 100 umfasst einen Retikel-Spie- gel 101 , der auf einem Stage-Schlitten 103 gelagert ist . Der Stage-Schlitten 103 lässt sich durch einen Schraubgetriebeantrieb 1 - in der vereinfachten Darstellung in Figur 5 - in X- Richtung verschieben, wobei die Position des Stage-Schlitten 103 durch den Wegsensor 105 überwacht wird . Schraubgetriebeantrieb 1 und Wegsensor 105 sind mit einem Auswertemodul 201 verbunden, über den der Schraubgetriebeantrieb 1 auch gesteuert wird .

[ 0060 ] Ebenfalls mit der Auswerteeinheit 201 verbunden ist eine Aufnahmeeinheit 202 , von der schematisch ein Messobj ektiv 203 und ein Detektor 204 dargestellt sind . Ferner umfasst die Aufnahmeeinheit 202 einen Strahlteiler 205 und eine Beleuchtungsquelle 206 , über die ein auf dem Retikel-Spiegel 101 abgelegte Maske 102 derart beleuchtet werden kann, dass das davon reflektierte Licht durch den Detektor 204 erfasst und von der Auswerteeinheit 201 gemäß den von Positionsmessvorrichtung bekannten Verfahren ausgewertet werden kann .

[ 0061 ] Da der Aufnahmebereich der Aufnahmeeinheit 202 deutlich kleiner ist als die Maske 102 , wird die Maske 102 schrittweise mithil fe des Schraubgetriebeantriebs 1 unter der Aufnahmeeinheit 202 bewegt , sodass die vollständige Maske 102 abschnittsweise von der Aufnahmeeinheit 202 erfasst werden kann .

[ 0062 ] Da der Schraubgetriebeantrieb 1 erfindungsgemäß ausgestaltet ist , können Vibrationen und Schwingungen wirksam von dem Retikel-Spiegel 101 weitestgehend ferngehalten werden, sodass die ansonsten und insbesondere im Stand der Technik bestehende Gefahr, dass sich die lediglich darauf aufliegende Maske 102 im Nano- oder auch nur Subnanometerbereich bewegt , deutlich reduziert ist .