DE102007030202A1

DE102007030202A1 - Koordinaten-Messmaschine mit Schwingungsentkopplung und Verfahren zur Schwingungsentkopplung einer Koordinaten-Messmaschine

Info

Publication number: DE102007030202A1
Application number: DE102007030202A
Authority: DE
Inventors: Uwe Götz; Günter Schieferstein
Original assignee: Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-22
Also published as: US20090002715A1

Abstract

Es ist eine Koordinaten-Messmaschine (1) mit Schwingungsentkopplung offenbart und ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung realisiert. Es ist ein in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbarer Messtisch (20) vorgesehen, der im Wesentlichen in einer Ebene (25a) bewegbar ist. Eine Steuerung (16) ist mit den Schwingungsdämpfern (26) und dem Messtisch (20) verbunden, wobei die Steuerung (16) aus einem bevorstehenden Verfahrweg (30) des Messtisches (20) den Einfluss des Messtisches (20) auf die Lageänderungen der Koordinaten-Messmaschine (1) bestimmt und die Schwingungsdämpfer (26) derart steuert, dass die Lageänderungen durch den Einfluss des Messtisches (20) ausgeglichen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koordinaten-Messmaschine mit Schwingungsentkopplung. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Koordinaten-Messmaschine mit Schwingungsentkopplung, wobei die Koordinaten-Messmaschine einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch trägt, der im Wesentlichen in einer Ebene bewegbar ist. Die Koordinaten-Messmaschine ruht auf mindestens drei Schwingungsdämpfer.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schwingungsentkopplung einer Koordinaten-Messmaschine. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schwingungsentkopplung einer Koordinaten-Messmaschine, wobei die Koordinaten-Messmaschine einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch trägt, der im Wesentlichen in einer Ebene bewegt wird. Die Koordinaten-Messmaschine ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern.
Ein Koordinaten-Messgerät der gattungsbildenen Art ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 023 739 bekannt. Dabei ist ein Messtisch auf einem Granitblock angeordnet, der eine Ebene definiert, in der der Messtisch in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbar ist. Der Messtisch selbst trägt dabei die zu inspizierende Maske, bzw. Substrat. Der Granitblock der Koordinaten-Messmaschine ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern. Bei der hier vorgeschlagenen Lösung ist es jedoch nicht möglich, Kräfte, die durch die Bewegung des Messtisches in die Koordinaten-Messmaschine eingebracht werden, durch entsprechende Dämpfung auszugleichen, damit die Ebene in der sich der Messtisch bewegt, nicht beeinflusst wird.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es, eine Koordinaten-Messmaschine vorzuschlagen, die durch die Tischbewegung verursachten Kräfte in die Dämpfung der Koordinaten-Messmaschine einbezieht.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Koordinaten-Messmaschine, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die durch die Tischbewegung verursachten Kräfte keinen Einfluss auf die Ebene, in der sich der Messtisch bewegt, haben.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 7 umfasst.
Bei der gegenwärtigen Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Koordinaten-Messmaschine eine Schwingungsentkopplung aufweist. Die Koordinaten-Messmaschine trägt dabei einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch, der im Wesentlichen in einer Ebene bewegbar ist. Die Koordinaten-Messmaschine ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern. Es ist eine Steuerung mit den Schwingungsdämpfern und dem Messtisch verbunden, wobei die Steuerung aus der bevorstehenden Bewegung des Messtisches den Einfluss des Messtisches auf die Lageänderung der Koordinaten-Messmaschine bestimmt. Dabei sind die Schwingungsdämpfer derart steuerbar, dass die Lageänderungen durch den Einfluss des Messtisches ausgleichbar sind und somit die Ebene stabilisiert, in der sich der Messtisch bewegt.
Die Schwingungsdämpfung kann aktiv pneumatisch sein. Ebenfalls kann die Schwingungsdämpfung aktiv piezoelektrisch ausgeführt sein. In beiden Fällen ist diese aktive Schwingungsdämpfung mit der Steuerung verbunden.
Es kann eine Datenbank vorgesehen sein, in der die Auswirkung der Bewegung des Messtisches und deren Kompensation durch die aktive Dämpfung abgespeichert ist. Dabei sind die Werte für die Kompensation einer durch die Bewegung des Messtisches hervorgerufenen Lageänderung der Ebene, in der sich der Messtisch bewegt, aus der Datenbank abrufbar.
Die Bewegung des Messtisches ist durch Bahnkurven realisiert, entlang derer der Messtisch in der Ebene verfährt. Anhand der Kenntnis der jeweiligen Bahnkurve r →(t) des Messtisches sind die resultierenden Kräfte auf die Schwingungsdämpfer berechenbar. Aus den resultierenden Kräften lassen sich auch die Kompensationskräfte aktuell bestimmen.
Das Verfahren zur Schwingungsentkopplung einer Koordinaten-Messmaschine besitzt einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch, der im Wesentlichen in einer Ebene bewegt wird. Die Koordi naten-Messmaschine ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern. Eine Steuerung ist mit den Schwingungsdämpfern und dem Messtisch verbunden, wobei durch die Steuerung aus einer bevorstehenden Bewegung des Messtisches der Einfluss des Messtisches auf die Lageänderungen der Ebene bestimmt wird, in der sich der Messtisch bewegt. Die Lageänderungen der Ebene, die durch den Einfluss des Messtisches hervorgerufen werden, werden dadurch ausgeglichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt schematisch ein Koordinaten-Messgerät, bei dem die Schwingungsdämpfer mit einer Steuerung, bzw. einem Steuercomputer verbunden sind;
2 zeigt eine schematische Draufsicht, auf die Ebene in der der Messtisch verfährt; und
3 zeigt eine schematische Bodenansicht der Ebene, in der der Messtisch verfährt und eine Anordnung von drei Schwingungsdämpfern, die jeweils mit der Steuereinheit, bzw. dem Steuercomputer verbunden sind.
Ein Koordinaten-Messgerät 1 ist in 1 dargestellt. Das Koordinaten-Messgerät 1 besitzt einen Messtisch 20, der in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbar ist. Der Messtisch 20 ist dabei zum Verfahren auf Luftlagern 21 gelagert. In der hier dargestellten Ausführungsform ist ein Granitblock 25 vorgesehen, der eine Ebene 25a ausgebildet hat, in der der Messtisch 20 verfahrbar ist. Die Verwendung eines Granitblocks 20 stellt hier nur eine Möglichkeit dar und soll nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Ebene 25a, in der der Messtisch 20 verfahrbar ist, auch durch andere Elemente gebildet werden kann.
Die Ebene 25a, bzw. der Granitblock 25 ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern 26. Die Position des Messtisches 20 wird innerhalb der Ebene 25a mittels eines Laser-Interferometersystems 24, das einen Messstrahl 23 aussendet, gemessen. Der Messtisch 20 selbst trägt ein Substrat, bzw. eine Maske 2, die an einer Oberfläche Strukturen ausgebildet hat. Für die Auflichtbeleuchtungseinrichtung der Maske ist eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 vorgesehen, die entlang der optischen Achse 5 einen Beleuchtungslichtstrahl aussendet. Ebenso ist für die Durchlichtbeleuchtung der Maske 2 eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 vorgesehen. In der hier dargestellten Ausführungsform wird das Licht von der Durchlichtbeleuchtung 6 über einen Umlenkspiegel 7 auf einen Kondensor 8 gerichtet, der in der Durchlichtbeleuchtungsachse 4 angeordnet ist. Mit dem Messobjektiv 9 wird das Licht der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 und das Licht der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 gesammelt und mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 12 auf eine Kamera gerichtet. Das Messobjektiv 9 ist mittels einer Verschiebeeinrichtung 15 in Z-Koordinatenrichtung verschiebbar angeordnet, so dass mit dem Objektiv eine Fokussierung auf die einzelnen Strukturen 3 auf der Oberfläche der Maske 2 durchgeführt werden kann.
Die Kamera 10 besitzt einen Detektor, der mit einem Rechner, bzw. einem Computer 16 verbunden ist. Der Rechner erstellt somit aus den aufgenommenen Bilddaten ein digitales Bild. Ferner ist der Computer 16 ebenfalls mit dem Messtisch 20 und den einzelnen Schwingungsdämpfern 26 verbunden. Somit kann eine aktive Schwingungsdämpfung erreicht werden. Die Schwingungsdämpfung kann dabei aktiv pneumatisch oder aktiv piezoelektrisch ausgebildet sein.
2 zeigt eine schematische Ansicht auf die Ebene 25a, in der der Messtisch 20 mit der Maske 2 verfahrbar angeordnet ist. Der Messtisch 20 führt innerhalb der Ebene 25a einen Verfahrweg 30 aus. Dabei beginnt der Verfahrweg 30 im Koordinatenursprung des Koordinatensystems des Messtisches 20. Der Koordinatenursprung ist definiert durch die Koordinaten X(t₁), Y(t₁). Der Verfahrweg 30 endet in einem Koordinatensystem des Messtisches, das definiert ist durch den Koordinatenursprung des Koordinatensystems des Messtisches, der definiert ist durch X(t_n), Y(t_n). Es gibt nun mehrere Möglichkeiten den Einfluss der Bewegung des Messtisches 20 auf die Lage der Ebene 25a zu kompensieren. Eine Möglichkeit ist, dass mehrere Verfahrwege und die durch das Verfahren des Messtisches 20 bewirkten Kräfte auf die Lage der Ebene 25a in einer Datenbank abgelegt werden. Wird dann der Messtisch von einer Messposition zur nächsten verfahren, so kann man aus der Datenbank ähnliche Verfahrwege und deren Kraftauswirkungen anhand der abgerufenen Daten vorhersagen. Eine entsprechende Kompensation durch den Rechner 16 wird durchgeführt. Eine weitere Möglichkeit der Kompensation ist, dass anhand der aktuellen Bahnkurve bzw. Ver fahrweg 30 des Messtisches 20, wenn er von einem Startpunkt 31 zu einem Endpunkt 33 verfährt, die resultierenden Kräfte berechnet werden. Diese Berechnung wird mit dem Computer 16 durchgeführt. Daraus wird dann ebenfalls die Kompensation einer durch die Bewegung des Messtisches hervorgerufenen Lageänderung der Ebene 25a berechnet. Die Berechnung der Kompensationskräfte wird folglich aktuell durchgeführt und kann somit für jeden beliebigen Verfahrweg 30 ermittelt werden.
3 zeigt schematisch eine Bodenansicht der Ebene 25a. Die Ebene 25a ruht dabei auf mindestens drei Schwingungsdämpfern 26. Jeder der Schwingungsdämpfer ist dabei mit dem Computer 16 verbunden. Jeder der Schwingungsdämpfer ist mit einem Aktor 40 verbunden. Durch den Aktor 40 wird die aktive Schwingungsdämpfung der Ebene 25a erreicht. Die Steuerung der aktiven Schwingungsdämpfung wird durch den Computer 16 durchgeführt. Der Computer 16 ist ferner mit einer Datenbank versehen, in der die Auswirkung der Bewegung des Messtisches 20 und deren Kompensation durch die aktive Dämpfung abgespeichert sind. Je nach Bewegung des Messtisches 20 können somit die Werte für die Kompensation einer durch die Bewegung des Messtisches hervorgerufenen Lageänderung der Ebene, in der sich der Messtisch 20 bewegt, aus der Datenbank abgerufen werden.
Die mit den Schwingungsdämpfern 26 versehenen Aktoren 40 können somit für eine aktiv pneumatische oder eine aktiv piezoelektrische Schwingungsdämpfung sorgen. Dabei ist die aktive Schwingungsdämpfung mit der Steuerung, bzw. dem Computer 16 verbunden. Ebenso ist es möglich, dass mit dem Messtisch unterschiedliche Bewegungsmuster gefahren werden, wobei parallel dazu die durch die Bewegung verursachte Lageänderung der Ebene, in der sich der Messtisch bewegt, aufgezeichnet wird. In der Datenbank 16a werden dann die Auswirkungen der Bewegung des Messtisches zu deren Kompensation für die aktive Dämpfung abgespeichert. Für die Kompensation werden schließlich die durch die Bewegung des Messtisches hervorgerufenen Lageänderungen der Ebene, in der sich der Messtisch bewegt, aus der Datenbank 16a abgerufen und an die aktive Schwingungsentkopplung übermittelt.
Ebenso ist es möglich, dass die einzelnen Bewegungen des Messtisches durch Bahnkurven realisiert werden, entlang derer der Messtisch in der Ebene verfährt. Anhand der Kenntnis der jeweiligen Bahnkurve r →(t) des Messtisches können die daraus resultierenden Kräfte auf die Schwingungsdämpfer mit dem Computer 16 bestimmt werden. Daraus lassen sich ebenfalls die wirkenden Kompensationskräfte aktuell bestimmen. Die entsprechenden Kompensationskräfte werden dann mittels der Steue rung, bzw. des Rechners 16 an die aktive Schwingungsdämpfung übermittelt, damit die durch die Bewegung des Messtisches hervorgerufenen Lageänderungen der Ebene, in der der Messtisch verfährt, keinen Einfluss auf die Lage dieser Ebene haben. Dem Rechner 16 ist eine Datenbank 16a oder ein Speicher zugeordnet, aus dem die erforderlichen Daten abgerufen werden.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung einer speziellen Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004023739 A [0003]

Claims

Koordinaten-Messmaschine (1) mit Schwingungsentkopplung, wobei die Koordinaten-Messmaschine (1) einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch (20) trägt, der im Wesentlichen in einer Ebene (25a) bewegbar ist, und dass die Koordinaten-Messmaschine (1) auf mindestens drei Schwingungsdämpfer (26) ruht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (16) mit den Schwingungsdämpfern (26) und dem Messtisch (20) verbunden ist, wobei die Steuerung (16) aus einem bevorstehenden Verfahrweg (30) des Messtisches (20) den Einfluss des Messtisches (20) auf die Lageänderungen der Koordinaten-Messmaschine (1) bestimmt und dass die Schwingungsdämpfer (26) derart steuerbar sind, dass die Lageänderungen durch den Einfluss des Messtisches (20) ausgleichbar sind und somit die Ebene (25a) stabilisiert, in der sich der Messtisch (20) bewegt.
Koordinaten-Messmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfung (26) aktiv pneumatisch oder aktiv piezoelektrisch ausgeführt ist, wobei die aktive Schwingungsdämpfung (26) mit der Steuerung (16) verbunden ist.
Koordinaten-Messmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenbank (16a) vorgesehen ist, in der die Auswirkungen des Verfahrweges (30) des Messtisches (20) und deren Kompensation durch die aktive Dämpfung abgespeichert sind.
Koordinaten-Messmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Kompensation einer durch den Verfahrweg (30) des Messtisches (20) hervorgerufenen Lageänderung der Ebene (25a), in der sich der Messtisch (20) bewegt, aus der Datenbank (16a) abrufbar sind.
Koordinaten-Messmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg (30) des Messtisches (20) durch mehrere Bahnkurven realisiert ist, entlang derer der Messtisch (20) in der Ebene (25a) verfährt.
Koordinaten-Messmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an Hand der Kenntnis der jeweiligen Bahnkurve r →(t) des Messtisches (20) die resul tierenden Kräfte auf die Schwingungsdämpfer (26) berechenbar sind, wobei die wirkenden Kompensationskräfte aktuell bestimmbar sind.
Verfahren zur Schwingungsentkopplung einer Koordinaten-Messmaschine (1), wobei die Koordinaten-Messmaschine (1) einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch (20) trägt, der im Wesentlichen in einer Ebene (25a) bewegt wird und dass die Koordinaten-Messmaschine (1) auf mindestens drei Schwingungsdämpfer (26) ruht, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass eine Steuerung (16) mit den Schwingungsdämpfern (26) und dem Messtisch (20) verbunden ist, wobei durch die Steuerung (16) aus einem bevorstehenden Verfahrweg (30) des Messtisches (20) der Einfluss des Messtisches (20) auf die Lageänderungen der Ebene (25a) bestimmt wird, in der sich der Messtisch (20) bewegt; und • dass die Schwingungsdämpfer (26) entsprechend gesteuert werden, dass die Lageänderungen der Ebene (25a) durch den Einfluss des Messtisches (20) ausgeglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfung aktiv pneumatisch oder aktiv piezoelektrisch geregelt wird, wobei die aktive Schwingungsdämpfung mit der Steuerung (16) verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Bewegungsmuster des Messtisches (20) gefahren werden, dass parallel dazu die durch die Bewegung verursachte Lageänderung der Ebene (25a), in der sich der Messtisch (20) bewegt, aufgezeichnet wird, und dass in einer Datenbank (16a) die Auswirkungen der Bewegungen des Messtisches (20) und deren Kompensation durch die aktive Dämpfung abgespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die Kompensation einer durch die Bewegung des Messtisches (20) hervorgerufenen Lageänderung der Ebene (25a), in der sich der Messtisch (20) bewegt, aus der Datenbank (16a) abgerufen und an die aktive Schwingungsentkopplung übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bewegungen des Messtisches durch Bahnkurven realisiert werden, entlang deren der Messtisch (20) in der Ebene (25a) verfährt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an Hand der Kenntnis der jeweiligen Bahnkurve r →(t) des Messtisches die resultierenden Kräfte auf die Schwingungsdämpfer (26) berechnet werden und wobei die wirkenden Kompensationskräfte aktuell bestimmt werden.