Prä­zi­ses Posi­tio­nier­sys­tem für UV-Belichtungsmasken

Ein hoch­prä­zi­ses Posi­tio­nier­sys­tem für die Anwen­dung in tro­cke­ner Stick­stoff­at­mo­sphä­re oder Vaku­um wur­de nun von der Stein­mey­er Mecha­tro­nik GmbH in Koope­ra­ti­on mit der August Steinmeyer
GmbH & Co. KG ent­wi­ckelt. Das Mas­ken­sys­tem eig­net sich ide­al für den Ein­satz in der Stan­dard- sowie hoch­auf­lö­sen­den UV-Litho­gra­fie und ermög­licht eine sehr fei­ne XY-The­ta-Aus­rich­tung von Belich­tungs­mas­ken mit bis zu 0.03 µrad. Dar­in kom­men Minia­tur-Kugel­ge­win­de­trie­be aus Alb­stadt zum Ein­satz, die beson­ders hohen Anfor­de­run­gen an die Gleich­mä­ßig­keit der Vor­span­nung und Lauf­gü­te in der Anwen­dung gerecht werden.
 Die drei Linearach­sen des Posi­tio­nier­sys­tems sind par­al­lel-kine­ma­tisch auf­ge­baut: zwei ver­ti­ka­le Ach­sen in X‑Richtung und eine quer in Y‑Richtung. Die bei­den ver­ti­ka­len Ach­sen erzeu­gen bei gleich­zei­ti­ger Bewe­gung einen Ver­ti­kal­hub und bei gegen­sin­ni­ger Bewe­gung eine Dre­hung. Somit ist eine hoch­prä­zi­se linea­re und rota­to­ri­sche Posi­tio­nie­rung der Mas­ken bis in den Sub-Mikro­me­ter­be­reich möglich.

Kugel­ge­win­de­trieb erfüllt hohe Anforderungen

In die­sem sehr prä­zi­sen Posi­tio­nier­sys­tem kom­men geschlif­fe­ne Minia­tur-Kugel­ge­win­de­trie­be mit einem Spin­del­durch­mes­ser von 12 mm von August Stein­mey­er zum Ein­satz. Die­se sind mit einer Flansch-Ein­zel­mut­ter mit 4‑Punkt-Kon­takt, Ein­zel­gang­um­len­kung und optio­nal Kera­mik­ku­geln aus­ge­stat­tet. Die hohe geo­me­tri­sche Qua­li­tät und Ober­flä­chen­gü­te der spiel­frei vor­ge­spann­ten Kom­po­nen­ten sor­gen für einen idea­len Gleich­lauf in der Anwen­dung und ermög­li­chen kleins­te Stell­in­kre­men­te. Die Bau­grup­pen durch­lau­fen vor der Aus­lie­fe­rung eine anwen­dungs­na­he Seri­en­prü­fung. Die Lebens­dau­er wur­de in tro­cke­ner Stick­stoff­at­mo­sphä­re und Vaku­um nachgewiesen.
Der Ein­satz in tro­cke­ner Stick­stoff­at­mo­sphä­re oder Vaku­um erfor­dert die Aus­wahl spe­zi­el­ler Mate­ria­li­en und Schmier­stof­fe. Im Kugel­ge­win­de­trieb kommt daher härt­ba­rer Edel­stahl zum Ein­satz. Zur Mini­mie­rung der Streu­strah­lung wer­den außer­dem alle Struk­tur­tei­le des Mas­ken­sys­tems mit einer für UV-Absorp­ti­on opti­mier­ten Eloxal-Beschich­tung ver­se­hen. Die Anwen­dung unter ultra­vio­let­tem Licht ver­bie­tet zudem Koh­len­was­ser­stof­fe für die Kom­po­nen­ten und Bau­grup­pen des Drei-Achs-Mas­ken­sys­tems. Daher kommt ein auf Flu­or­ver­bin­dun­gen basie­ren­des, che­misch und phy­si­ka­lisch sehr sta­bi­les Schmier­mit­tel zum Ein­satz, dass unter ultra­vio­let­ter Strah­lung kei­ne Degra­dati­on zeigt und eine äußerst gerin­ge Aus­gas­ra­te auf­weist. Es wur­de vom Anwen­der spe­zi­ell für die­sen Ein­satz ent­wi­ckelt und auf die Ver­wen­dung in vor­ge­spann­ten Kugel­ge­win­de­trie­ben angepasst.

Opti­mal für Ser­vice und War­tung

Zur War­tung kön­nen die Belich­tungs­mas­ken seit­lich aus der opti­schen Ach­se her­aus in Ser­vice-Posi­tio­nen gefah­ren wer­den. Ein magne­tisch vor­ge­spann­ter Schnell­wech­sel­me­cha­nis­mus sorgt bei Bedarf für einen schnel­len und ein­fa­chen Aus­tausch der Mas­ke mit nur weni­gen Hand­grif­fen. Genau­so unkom­pli­ziert gestal­tet sich die War­tung der Moto­ren und End­la­gen­sen­so­ren, die als Wech­sel­bau­grup­pe aus­ge­führt sind.
Für das auf­wands­ar­me Ein­bin­den in die Steue­rung der Maschi­ne unter Seri­en­be­din­gun­gen muss bei der Mon­ta­ge des Kugel­ge­win­de­triebs das vor­ge­ge­be­ne Band des Leer­lauf­dreh­mo­men­tes mit­tels der Vor­span­nung genau ein­ge­stellt wer­den. Das ist Vor­aus­set­zung für ein sta­bi­les Tuning der Steue­rung und senkt die Still­stand­zei­ten im War­tungs­fall, da im Fal­le des Aus­tau­sches die PID-Para­me­ter nicht neu gefun­den wer­den müs­sen. Durch die damit erreich­te Sta­bi­li­tät der Lauf­ei­gen­schaf­ten über die Lebens­dau­er erhöht sich so auch die Betriebs­si­cher­heit, da die Motor­steue­rung immer im opti­mal abge­stimm­ten Bereich läuft, was wie­der­um die Vor­aus­set­zung für das Errei­chen sehr klei­ner Stell­in­kre­men­te unter­halb von Mikro­me­tern ist.
Das Posi­tio­nier­sys­tem ist in meh­re­ren Ver­fahr­we­gen pas­send zu ver­schie­de­nen Mas­ken­grö­ßen erhält­lich und kann zudem kun­den­spe­zi­fisch an die Anwen­dun­gen ange­passt wer­den. Wahl­wei­se sind Rein­raum- oder Vaku­um-Aus­füh­rung lie­fer­bar. Appli­ka­ti­ons­bei­spie­le fin­den sich in Halb­lei­ter­be­lich­tern, aber auch bei der Inspek­ti­on von Masken.