POSITIONING AND ADJUSTING TABLE AND METHOD OF MANUFACTURE

Abstract: 1. An adjusting or positioning table, in particular for fine adjustments in the sub-micrometer range, comprising a fixed table component, at least one table component which is movable relative to the fixed table component, at least one actuating drive which acts upon the movable table component in the direction of movement and a resilient connection between the fixed table component and the movable table component consisting of resilient links which are aligned transversely to the direction of movement and are deflectable in the direction of movement, characterized in that the fixed table component (T1; T2; T3; T4; T5), the movable table component (Ty1; Tphi2; Ty3; Ty4; Tphi5) and at least for resilient links (Fy1; Fphi2; Fy3; Fy4; Fphi5), arranged in pairs on opposite sides of the movable table component (Ty1; Tphi2; Ty3; Ty4; Tphi5) are integrally formed from a common table top (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) by the formation of slots therein.

Description: Justier- oder Positioniertisch und Verfahren zu dessen Herstelluna Die Erfindung betrifft einen Justier- oder Positioniertisch, insbesondere fUr Feinverstellungen im Submikrometerbereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. In der Halbleitertechnik werden mit Hilfe von Masken feinste Strukturen auf Siliziumscheiben übertragen, wobei eine hochgenaue Justierung von Maske zu Scheibe verlangt wird. So erfordert beispielsweise die Ubertragung von Strukturen im Submikrometerbereich durch die Röntgenlithographie eine Justierung von Maske zu Scheibe mit Genauigkeiten im Bereich unter 0,1 um. Derartig genaue Positioniervorgänge können durch herkömmliche Justier- oder Postioniertische mit Kugelführungssystemen nicht bewerkstelligt werden. Aus dem Aufsatz Blattfederelemente für Messvorrichtungen11 von R.Breitinger in der Zeitschrift "Werkstattstechnik" 59. Jahrgang 1969, Heft 2, S. 78 bis 83, ist ein Justieroder Positioniertisch der eingangs genannten Art bekannt, welcher als einfache Parallelführung oder als Doppelparallelführung ausgebildet ist und eine lineare Verstellung des beweglichen Tichteils erlaubt. Bei diesem bekannten, für kleine lineare Verstellungen konzipierten Justier- oder Positioniertisch sind der fest angeordnete Tischteil und der bewegliche Tischteil durch als Blattfedern ausgebildete Federgelenke miteinander verbunden. Die Verbindung der Blattfedern mit dem fest angeordneten Tischteil und dem beweglichen Tischteil erfolgt mit Hilfe von Klemmbacken, die mit dem betreffenden Tischteil verschraubt werden. Eine der artige Einspannung der Blattfedern kann jedoch nicht mit der für Feinverstellungen im Submikrometerbereich erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden. Durch die ungenügende Reproduzierbarkeit der geometrischen Bedingungen und der Reibungseinflüsse beim Zusammenbau ergeben sich insbesondere unterschiedliche Eigenschaften der Blattfedern und nicht reproduzierbare Bahnkurven des beweglichen Tischteils. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für Feinverstellungen im Submikrometerbereich geeigneten Justier- oder Positioniertisch zu schaffen, bei welchem reproduzierbare Eigenschaften der Federgelenke gewährleistet sind. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Justier- oder Postioniertisch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die einstückige Herausbildung des fest angeordneten Tischteils, des beweglichen Tischteils und der Federgelenke aus einer gemeinsamen Tischplatte Einspannungenauigkeiten der Federgelenke vermieden werden und gleiche Eigenschaften sämtlicher Federgelenke erzielt werden können. Ausserdem ist durch die paarweise Anordnung von mindestens vier Federgelenken auf gegenüberliegenden Seiten des beweglichen Tischteils eine genaue Parallelführung des beweglichen Tischteils ohne jegliche Verdrehung oder auch eine genaue Drehbewegung des beweglichen Tischteils ohne jegliche Translation gewährleistet. Ein weiterer Vorteil der einstückigen Ausbildung ist, dass sämtliche Teile mit absoluter Sicherheit aus dem gleichen Material der gleichen Charge bestehen und somit die Positionsstabilität durch ungleiche Wärmedehnungen nicht beeinträchtigt werden kann. Überdies können durch die einstückige Ausbildung grosse Massen der Tischteile realisiert werden, die aufgrund ihrer grossen Wärmekapazität bei Tem- peraturschwankungen ebenfalls zur Positionsatabilität beitragen. Das erfindungsgemässe Prinzip der einstückigen Ausbildung von festem Tischteil, mindestens einem beweglichen Tischteil und den entsprechenden Federgelenken durch die Herausbildung aus einer gemeinsamen Tischplatte kann bei Justier- oder Positioniertischen mit linearer Verstellung in einer Richtung, mit Drehverstellung und mit linearer Verstellung in zwei zueinander senkrechten Richtungen angewandt werden. Selbst eine Integration aller für eine lineare Verstellung in zwei Richtungen und eine Drehverstellung erfcrderlilhen Teile in einer gemeinsamen Tischplatte ist möglich. Hierbei wird durch die Integration der verschiedenen Verstellungen die Positionsstabilität wesentlich erhöht, da bei einer Zusammensetzung aus einzelnen Komponenten durch deren räumliche Trennung nur eine begrenzte Positionsstabilität bei Temperaturschwankungen erzielt werden kann. Besonders hervorzuheben ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Federgelenke jeweils durch vier in den Eckpunkten eines Rechtecks in die gemeinsame Tischplatte eingebrachte Bohrungen und durch zwei parallel zueinander in die gemeinsame Tischplatte eingebrachte und jeweils zwei Bohrungen miteinander verbindende Schlitze gebildet sind. Dabei entstehen zwischen jeweils zwei Bohrungen Einschnürungen, die als elastisch deformierbare Drehgelenke wirken. Demgegenüber ist der mittlere, durch die beiden parallelen Schlitze begrenzte Bereich der Federgelenke als Verdickung ausgebildet, welche als Versteifung der Federgelenke wirkt. Eine derartige Versteifung ist insbesondere dann zu empfehlen, wenn an einem beweglichen Tischteil mehrere Einzelkräfte angreifen können und Knickung und Torsion der Federgelenke zu befürchten sind. Durch die Möglichkeit die Bohrungen mit höchster Präzision in die gemeinsame Tischplatte einzubringen, können die Federlängen und die wirksamen Querschnitte der Federgelenke mit entsprechend hoher Präzision vorgegeben werden, was zu einer hohen Reproduzierbarkeit des Kraft-Weg-Verhaltens der beweglichen Tischteile führt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 und 13 bis 18 angegeben. Die Erfindung gibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Justier- oder Positioniertisches an, bei welchem aus einer gemeinsamen Tischplatte ein fest angeordneter Tischteil, mindestens ein beweglicher Tischteil und mindestens vier zwischen dem fest angeordneten Tischteil und dem beweglichen Tischteil angeordnete Federgelenke durch Funkenerosion herausgebildet werden. Die Funkenerosion ist für das Herausbilden der einzelnen Teile aus der gemeinsamen Tischplatte besonders gut geeignet, da sie hohe Ansprüche an die Mass- und Formhaltigkeit sowie an die Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstückes erfüllt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des genannten Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen 20 bis 22 hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Justier- oder Positioniertisch mit linearer Verstellung in zwei zueinander senkrechten Richtun gen in stark vereinfachter schematischer Dar stellung, Figur 2 einen Justier- oder Positioniertisch mit reiner Drehverstellung in stark vereinfachter schematischer Darstellung, Figur 3 einen Justier- oder Positioniertisch mit linearer Verstellung in zwei zueinander senkrechten Richtungen und einer zusätzlichen Drehverstellung in stark vereinfachter schematischer Darstellung, Figur 4 einen Justier- oder Positioniertisch mit linearer Verstellung in zwei zueinander senkrechten Richtun gen in der Draufsicht, Figur 5 in vergrössertem Massstab die einstückige Verbindung eines Federgelenks mit den beiden benachbarten Tischteilen bei dem Justier- oder Positioniertisch gemäss Figur 4, Figur 6 die Kontur des Federgelenks nach Figur 5 und Figur 7 einen Justier- oder Positioniertisch mit reiner Drehverstellung in der Draufsicht. Figur 1 zeigt einen Justier- oder Positioniertisch aus dessen gemeinsamer Tischplatte Tp1 ein fest angeordneter Tischteil T1, ein erster in der y-Richtung beweglicher Tischteil Tyl, ein zweiter in der x-Richtung beweglicher Tischteil Tx1, vier paarweise zwischen dem fest angeordneten Tischteil T1 und dem ersten beweglichen Tischteil Tyl angeordnete Federgelenke Fy1 und vier weitere paarweise zwischen dem ersten beweglichen Tischteil Tyl und dem zweiten beweglichen Tischteil Tx1 angeordnete Federgelenke Fx1 einstückig herausgebildet sind. Um diese einstückige Ausbildung der vorstehend aufgeführten Teile zu erzielen, werden zwischen den fest angeordneten und einen äusseren Rahmen bildenden Tischteil T1 und den ersten beweglichen Tischteil Tyl sich zwischen den Federgelenken Fy1 erstreckende Trenn-Schlitze TSy1 und in entsprechender Weise zwischen den ersten beweglichen Tischteil Tyl und den zweiten beweglichen Tischteil Txl sich zwischen den weiteren Federgelenken Fx1 erstreckende Trenn Schlitze TSx1 in die gemeinsame Tischplatte Tp1 eingebracht. Die Federgelenke Fyl sind senkrecht zur y-Richtung ausgerichtet und spiegelsymmetrisch zu einer in der y-Richtung liegenden Symmetrie-Ebene SEy der gemeinsamen Tischplatte Tp1 angeordnet. Dem entsprechend sind die weiteren Federgelenke Fx1 senkrecht zur x-Richtung ausgerichtet und spiegelsymmetrisch zu einer in der x-Richtung liegenden Symmetrie-Ebene SEx der gemeinsamen Tischplatte Tp1 angeordnet. Eine genau lineare Verstellung des ersten beweglichen Tischteils Tyl in der y-Richtung bei entsprechender Auslenkung der Federgelenke Fyl wird durch einen als Stellantrieb vorgesehenen Piezo-Antrieb PAy1 ermöglicht, welcher durch den fest angeordneten Tischteil T1 hindurch auf den ersten beweglichen Tischteil Ty1 einwirkt und in der Zeichnung nur durch einen Pfeil angedeutet ist. Eine entsprechende lineare Verstellung des ersten beweglichen Tischteils Tyl ist durch den Verstellweg y1 aufgezeigt. Eine genau lineare Verstellung des zweiten beweglichen Tischteils Tx1 in der x-Richtung bei entsprechender Auslenkung der weiteren Federgelenke Fx1 wird durch einen als Stellglied vorgesehenen Piezo-Antrieb PAxl ermöglicht, welcher durch den fest angeordneten Tischteil T1 und den ersten beweglichen Tischteil Tyl hindurch auf den zweiten beweglichen Tischteil Txi einwirkt und in der Zeichnung nur durch einen Pfeil angedeutet ist. Eine entsprechende lineare Verstellung des zweiten beweglichen Tischteils Ti ist durch den Verstellweg xl aufgezeigt. Zur Erfassung der Ist-Position des ersten beweglichen Tinchte Tyl sind zwei in Differenz geschaltete und auf gegenüberliegenden Seiten durch den fest angeordneten Tischteil T1 hindurchgeführte, induktive Messtaster Myi vorgesehen, welche in der Zeichnung nur durch Pfeile angedeutet sind. In entsprechender Weise sind zur Erfassung der Ist-Position des zweiten beweglichen Tischteils Tx1 zwei in Differenz geschaltete und auf gegenüberliegenden Seiten durch den fest angeordneten Tischteil T1 und den ersten beweglichen Tischteil Tyl hindurchgeführte indukt tive Messtaster Mxi vorgesehen, welche in der Zeichnung ebenfalls nur durch Pfeile angedeutet sind. Die beiden Piezo-Antriebe PAy1 und PAx1 weisen ein Hystereseverhalten auf, d.h. sie können nach einer Verstellung um mehrere 0,1 um driften. Aus diesem Grund wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Regelkreis ein automatischer Soll-Ist-Vergleich durchgeführt, so dass die Piezo-Antriebe PAy1 und PAx1 so lange nachgeregelt werden können, bis die gewünschte Soll-Position erreicht ist. Andererseits wird durch die Differenz Schaltung der beiden induktiven Messtaster Myl und der beiden induktiven Messtaster Mxl erreicht, dass sich Längenänderungen durch Temperaturschwankungen sowohl in den Messtastern als auch in den Feinverstellungen selbst kompensieren. Figur 2 zeigt einen Justier- oder Positioniertisch aus dessen gemeinsamer Tischplatte Tp2 ein fest angeordneter Tischteil T2, ein um eine Drehachse D2 verdrehbarer Tischteil Tf2 und vier radial ausgerichtete und zwischen dem fest angeordneten Tischteil T2 und dem verdrehbaren Tischteil T#2 angeordnete Federgelenke F#2 einstückig herausgebildet sind. Um diese einstückige Ausbildung der vorstehend aufgeführten Teile zu erzielen, werden zwischen den fest angeordneten und einen äusseren Rahmen bildenden Tischteil T2 und den verdrehbaren Tischteil TY2 sich zwischen den Federgelenken Ff2 im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende Trenn-Schlitze TSS2 in die gemeinsame Tischplatte Tp2 eingebracht. An zwei gegen überliegenden Stellen nehmen die Trenn-Schlitze TS?2 dabei einen derartigen Verlauf, dass in Aussparungen A des fest angeordneten Tischteils T2 eingreifende Vorsprünge V des verdrehbaren Tischteils T#2 gebildet werden. Im Bereich einer dieser Aussparungen A ist ein als Stellantrieb vorgesehener Piezo-Antrieb PA2 angeordnet, welcher durch den fest angeordneten Tischteil T2 hindurchgeführt und in der Zeichnung nur durch einen Pfeil angedeutet ist. Zur Erfassung der Ist-Position des verdrehbaren Tischteils TS2 ist im Bereich jeder Aussparung A jeweils ein induktiver Messtaster MY2 angeordnet. Die beiden durch den fest angeordneten Tischteil T2 hindurchgeführten und in Differenz geschalteten induktiven Mess- taster M:t'2 sind dabei in der Zeichnung ebenfalls nur durch Pfeile angedeutet. Durch den auf einen Vorsprung V einwirkenden Piezo-Antrieb PA#2 wird bei entsprechender Auslenkung der vier rotationssymmetrisch zur Drehachse D2 angeordneten Federgelenke F:?2 eine reine Drehverstellung des verdrehbaren Tischteils T#2 ermöglicht. Eine entsprechende Drehverstellung des verdrehbaren Tischteils T#2 ist durch den Verdrehwinkel S aufgezeigt. Die Nachregelung des Piezo Antriebs PA?2 bis zum Erreichen der gewünschten Soll Position erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 durch einen entsprechenden Regelkreis. Figur 3 zeigt einen Justier- oder Positioniertisch, aus dessen gemeinsamer Tischplatte Tp3 ein fest angeordneter Tischteil T3, ein erster in der y-Richtung beweglicher Tischteil Ty3, ein zweiter in der x-Richtung beweglicher Tischteil Tx3, ein dritter um eine Drehachse D3 verdreh bayer Tischteil T#3, vier paarweise zwischen dem fest angeordneten Tischteil T3 und dem ersten beweglichen Tischteil Ty3 angeordnete Federgelenke Fy3, vier weitere, paarweise zwischen dem ersten beweglichen Tischteil Ty3 und dem zweiten beweglichen Tischteil Tx3 angeordnete Federgelenke Fx3 und vier zusätzliche, radial ausgerichtet und zwischen dem zweiten beweglichen Tischteil Tx3 und dem dritten, verdrehbaren Tischteil T#3 angeordnet Federgelenke F?3 einstückig herausgebildet sind. Um diese einstückige Ausbildung der vorstehend aufge führten Teile zu erzielen, werden zwischen den fest angeordneten Tischteil T3, den ersten beweglichen Tischteil Ty3, den zweiten beweglichen Tischteil Tx3 und den dritten verdrehbaren Tischteil T#3 Trenn-Schlitze TSy3 bzw. TSx3 bzw. TS#3 eingebracht, welche sich jeweils zwischen den entsprechenden Federgelenken Fy3 bzw. Fx3 bzw. F#3 erstrecken. Als Stellantriebe für den ersten beweglichen Tischteil Ty3, den zweiten beweglichen Tischteil Tx3 und den dritten verdrehbaren Tischteil T#3 sind Piezo-Antriebe PAy3 bzw. PAx3 bzw. PAy3 vorgesehen, welche in der Zeichnung nur durch Pfeile angedeutet sind. Zur Erfassung der Ist-Positionen des ersten beweglichen Tischteils Ty3, des zweiten beweglichen Tischteils Tx3 und des dritten verdrehbaren Tischteils T 3 sind jeweils zwei in Differenz geschaltete, induktive Messtaster My3 bzw. Mx3 bzw. MS3 vorgesehen, die in der Zeichnung alle nur durch Pfeile angedeutet sind. Im übrigen entsprechen der Aufbau und die Wirkungsweise des in Figur 3 dargestellten Justier- oder Positioniertisches einer integrierten Ausführung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Justier- oder Positioniertische. Bei dieser Integration braucht lediglich der fest angeordnete Tischteil T2 gemäss Figur 2 durch den zweiten, in x-Richtung beweglichen Tischteil Tx1 gemäss Figur 1 ersetzt. zu werden. Figur 4 zeigt einen Justier- oder Positioniertisch, welcher bis auf die Ausgestaltung der Federgelenke und der Trenn-Schlitze dem in Figur 1 nur schematisch dargestellten Justier- oder Positioniertisch entspricht. Dabei sind aus einer gemeinsamen Tischplatte Tp4 ein fest angeordneter Tischteil T4, ein erster in der y-Richtung beweglicher Tischteil Ty4, ein zweiter in der x-Richtung beweglicher Tischteil Tx4, vier paarweise zwischen dem fest angeordneten Tischteil T4 und dem ersten beweglichen Tischteil Ty4 angeordnete Federgelenke Fy4 und vier weitere, paarweise zwischen dem ersten beweglichen Tischteil Ty4 und dem zweiten beweglichen Tischteil Tx4 angeordnete Federgelenke Fx4 einstückig herausgebildet. Um diese einstückige Ausbildung der vorstehend aufgeführten Teile zu erzielen, werden an den für die Federgelenke Fy4 und Fx4 vorgesehenen Stellen zunächst jeweils vier Bohrungen B senkrecht in die gemeinsame Tischplatte Tp4 eingebracht, wobei die vier Bohrungen B gemäss Figur 5 genau in den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks R liegen. Anschliessend werden jeweils zwei auf der langen Seite des Rechtecks R einander gegenüberliegende Bohrungenss durch zwei parallel zueinander in die gemeinsame Tischplatte Tp4 eingebrachte Schlitze S miteinander verbunden. Ausserdem werden zwischen den fest angeordneten und einen äusseren Rahmen bildenden Tischteil T4 und den ersten beweglichen Tischteil Ty4 Trenn-Schlitze TSy4 und zwischen den ersten beweglichen Tischteil Ty4 und den zweiten beweglichen Tischteil Txh Trenn-Schlitze TSx4 in die gemeinsame Tischplatte Tp4 eingebracht, wobei diese Trenn Schlitze TSy4 und TSx4 endseitig jeweils ineinander diagonal gegenüberliegende Bohrungen B der Federgelenke Fy4 bzw. Fx4 einmünden. Die Herstellung der Schlitze S und der Trenn-Schlitze TSy4 und TSx4 erfolgt dabei durch Drahterrosion, welche eine präzise Schlitzgeometrie und geringe Schlitzbreiten von beispielsweise 0,5 mm ermöglicht. Durch die geringen Schlitzbreiten werden dann andererseits aber im Hinblick auf die Positionsstabilität bei Temperaturschwankungen günstige grosse Massen der Tischteile realisiert. Gemäss Figur 5 entstehen an den kurzen Seiten des strichpunktiert dargestellten Rechtecks R zwischen jeweils zwei Bohrungen B Einschnürungen mit der Dicke d, welche sich als Differenz der Länge der kurzen Seite und des Bohrungsdurchmessers ergibt. Demgegenüber ist der mittlere Bereich der Federgelenke Fy4 oder Fx4 durch den grösseren Abstand der Schlitze S als Verdickung ausgebildet, welche als Versteifung eine Knickung und Torrsion verhindern soll. Die Federlänge 1 der Federgelenke Fy4 oder Fx4 sind durch die Länge der langen Seiten des Rechtsecks R vorgegeben. In Verbindung mit der in Figur 6 dargestellten Kontur ist zu erkennen, dass die Federgelenke Fy4 oder Fx4 als beidseitig fest eingespannte Federelemente mit zwei im Abstand 1 voneinander angeordneten, elastisch deformierbaren Drehgelenken wirken. Der Verschiebeweg v von zwei paarig angeordneten und zusammen wie eine fest eingespannte Membran wirkenden Federgelenken Fy4 oder Fx4 lässt sich näherungsweise nach der Formel EMI11.1 berechnen, wobei mit F die Verschiebekraft, mit E der Elastizitätsmodul des Werkstoffs der gemeinsamen Tischplatte Tp4 und mit I das Trägheitsmoment der Engstellen bezeichnet ist. Das Trägheitsmoment I wird nach der Formel EMI12.1 berechnet, wobei mit d die senkrecht zur Zeichnungsebene gemessene Stärke der gemeinsamen Tischplatte Tp4 bezeichnet ist. Aufgrund der hohen Präzision, mit welcher die Bohrungen B in die gemeinsame Tischplatte Tp4 eingebracht werden, können gleiche geometrische Bedingungen und gleiche Eigenschaften der vier Federgelenke Fy4 oder der vier Federgelenke Fx4 realisiert und damit genau lineare Verstellungen ermöglicht werden. Figur 7 zeigt einen Justier- oder Positioniertisch, welcher bis auf die Ausgestaltung der Federgelenke und der Trenn-Schlitze im wesentlichen dem in Figur 2 nur schematisch dargegestellten Justier- oder Positioniertisch entspricht. Dabei sind aus der gemeinsamen Tischplatte Tp5 ein fest angeordneter Tischteil T5, ein um eine Drehachse bs verdrehbarer Tischteil T#5 und vier radial ausgerichtete und zwischen dem fest angeordneten Tischteil T5 und dem verdrehbaren Tischteil TY5 angeordnete Federgelenke F#5 einstückig herausgebildet. Die jeweils durch vier Bohrungen B und zwei Schlitze S gebildeten Federgelenke F 5 entsprechen in ihrer Herstellung und in ihrer Kontur dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Federgelenk. Die Bohrungen B und die Schlitze S werden jedoch so in die gemeinsame Tischplatte Tp5 eingebracht, dass sich eine radiale Ausrichtung mit einer in bezug auf die Drehachse D5 rotatorischen Wirkung ergibt. Ausser den Bohrungen B und den Schlitzen S der vier Federgelenke F#5 werden in die gemeinsame Tischplatte noch mittels Drahterosion zwischen dem einen äusseren Rahmen bildenden fest angeordneten Tichteil T5 und dem verdrehbaren Tischteil TS 5 Trenn-Schlitze TS#5 eingebracht, wobei diese beispielsweise 0,5 mm breiten Trenn-Schlitze TS#5 endseitig jeweils in einander diagonal gegenüberliegende Bohrungen B der Federgelenke F35 einmünden. Zwei der Trenn-Schlitze TSS5 verlaufen dabei in Umfangsrichtung, während die beiden anderen Trenn-Schlitze TSS5 einen derartigen Verlauf nehmen, dass in Aussparungen AS des fest angeordneten Tischteils T5 eingreifende Vorsprünge V5 des verdrehbaren Tischteils T#5 gebildet werden. Als Stellantriebe sind zwei Piezo-Antriebe PAS5 vorgesehen, welche in den fest angeordneten Tischteil T5 eingesetzt und jeweils durch eine brückenförmige Halterung H gehalten sind. Wird an die Hochspannungsanschlüsse Ha der Piezo-Antriebe PA#5 eine Spannung angelegt, so schieben sich Magnete M aus dem Gehäuse und führen über im Bereich der Aussparungen AS angeordnete Stössel St und in den Vorsprüngen V5 gelagerte Kugeln K zu einer Drehverstellung des verdrehbaren Tischteils TY5 im Uhrzeigersinn. Zur Erfassung der Ist-Position des verdrehbaren Tischteils TY5 sind zwei induktive Messtaster MY5 vorgesehen, welche den Piezo-Antrieben PA 5 gegenüberliegend in den fest angeordneten Tischteil eingesetzt sind. Jedem dieser induktiven Messtaster M 5 ist dabei ein in den entsprechenden Vorsprung V5 eingesetztes Druckstück Ds zugeordnet. Die vorstehend beschriebenen Justier- und Positioniertische können allgemein für Präzisionsverstellungen im Submikrometerbereich eingesetzt werden. Als Anwendungsbeispiele können die Fein justierung von Maske zu Scheibe bei der Röntgenlithographie, die Feinverstellung des Drehdiamanten bei Feinstdrehmaschinen zur Herstellung von Speicherpiatten, die Feinjustierung im Bereich der Lichtwellenleitertechnik und die Feindrehverstellung zur Uberprüfung von Autokollimationsfernrohren im Prüfstellenbereich genannt werden. Der in Figur 4 dargestellte Justier- oder Positioniertisch wurde aus einer gemeinsamen Tischplatte Tp4 aus Invarstahl mit den Abmessungen 180 mm x 180 mm x 25 mm geformt. Dieser Invarstahl mit einer Zusammensetzung von beispielsweise 63,5 % Fe, 36 % Ni und 0,5 % Mn dehnt sich unter allen Stählen beim Erwärmen am wenigsten aus. Die Bohrungen B der Federgelenke Fy4 und Fx4 wurden mit höchster Präzision gefertigt, während die Schlitze S und die Trenn-Schlitze TSy4 und TSx4 durch Drahterosion mit einer Schlitzbreite von 0,5 mm hergestellt wurden. Der Verstellbereich des Justier- oder Positioniertisches beträgt in x-Richtung und in y-Richtung jeweils 10 um. Der kleinste angezeigte Bewegungsschritt liegt bei 0,005 um. Die erzielte Führungsgenauigkeit ergibt Geradlinigkeitsabweichungen in x-Richtung und in y-Richtung von weniger als +0,03 um. Die Prüfung der Langzeitstabiltität in einem auf + 0,10 C klimatisierten Raum ergab nach einer Akklimatisationszeit von 2 Tagen Massabweichungen von weniger als + 0,01 um. Der in Figur 7 dargestellte Justier- oder Positioniertisch wurde aus einer gemeinsamen Tischplatte Tp5 aus Invarstahl mit den Abmessungen 180 mm x 180 mm x 20 mm durch Einbringen der Bohrungen B und durch Herstellung der Schlitze S und der Trenn-Schlitze TS SSmittels Draht erosion geformte Der Verstellbereich beträgt in Drehrichtung + 4011. Der kleinste angezeigte Bewegungsschritt liegt bezogen auf einen Hebelarm von 73 mm bei 0,05 um. Die erzielte Führungsgenauigkeit ergibt bei Drehung eine Drehachsenverlagerung von weniger als +# 0,03 um. Die Prüfung der Langzeitstabilität in einem auf + 0,1 C klimatisierten Raum ergab nach einer Akklimatisations- zeit von 2 Tagen bezogen auf einen Hebel arm von 73 mm Massabweichungen von weniger als + 0,01 um. 22 Patentansprüche 7 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Justier- oder Positioniertisch, insbesondere für Feinverstellungen im Submikrometerbereich, mit - einem fest angeordneten Tischteil, - mindestens einem relativ zum fest angeordneten Tisch teil beweglichen Tischteil, - mindestens einem auf den beweglichen Tischteil in Be wegungsrichtung einwirkenden Stellantrieb und mit - einer federelastischen Verbindung von fest angeordne tem Tichteil und beweglichem Tischteil durch quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtete und in Bewegungsrichtung auslenkbare Federgelenke, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der fest angeordnete Tischteil (T1; T2; T3; T4; T5), der bewegliche Tischteil (Tyl; TS2; Ty3; Ty4; TY5) und mindestens vier, paarweise auf gegenüberliegenden Seiten des beweglichen Tischteils (Ty7; TS2; Ty3; Ty4; TY5) angeordnete Federgelenke (Fyl; FJ2; Fy3; Fy4; Fw5) einstückig aus einer gemeinsamen Tischplatte (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) herausgebildet sind. 2. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den fest angeordneten Tischteil (T1; T2; T3; T4; T5) und den beweglichen Tischteil (Tyl; T32; Ty3; Ty4; T d5) sich zwischen den Federgelenken (Fy1; FY2; Fy3; Fy4; FS5) erstreckende Trenn Schlitze (TSy1; TS!2; TSy3; TSy4; TSw5) in die gemeinsame Tischplatte (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) eingebracht sind. 3. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der bewegliche Tischteil (Ty1; Ty3; Ty4) relativ zum fest angeordneten Tischteil (T1; T3; T4) linear verstellbar ist und dass die Federgelenke (Fyl; Fy3; Fy4) spiegelsymmetrisch zu einer in der Bewegungsrichtung (y) des beweglichen Tischteils (Ty1; Ty3; Ty4) liegenden Symmetrie-Ebene (SEy) der gemeinsamen Tischplatte (Tp1; Tp3; Tp4) angeordnet sind. 4. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der bewegliche Tischteil (TS2; T#5) relativ zum fest angeordneten Tischteil (T2; T5;) verdrehbar ist und dass die Federgelenke (F#2; F#5) in bezug auf die Drehachse (D2; D5) des beweglichen Tischteils (TJ2; Typ5) radial ausgerichtet und rotationssymmetrisch angeordnet sind. 5. Justier- oder Positioniertisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der gemeinsamen Tischplatte (Tpl; Tp3; Tp4) zusätzlich ein zweiter beweglicher Tischteil (Txl; Tx3; Tx4) sowie mindestens vier weitere, paarweise zwischen dem beweglichen Tischteil (Ty1; Ty3; Ty4) und dem zweiten beweglichen Tischteil (Tx1; Tx3; Tx4) angeordnete Federgelenke (Fxl; Fx3; Fx4) einstückig herausgebildet sind, wobei die weiteren Federgelenke (Fxl; Fx3; Fx4) quer zur Bewegungsrichtung (x) des zweiten beweglichen Tichteils (Tx1; Tx3; Tx4) ausgerichtet und in Bewegungsrichtung (x) des zweiten beweglichen Tischteils (Tx1; Tx3; Tx4) auslenkbar sind. 6. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den beweglichen Tischteil (Ty1; Ty3; Ty4) und den zweiten beweglichen Tischteil (Tx1; Tx3; Tx4) sich zwischen den weiteren Federgelenken (Fx1; Fx3; Fx4) erstreckende Trenn-Schlitze (TSx1; TSx3; TSx4) in die gemeinsame Tischplatte (Tp1; Tp3; Tp4) eingebracht sind. 7. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite be wegliche Tischteil (TxI; Tx3; Tx4) relativ zum beweglichen Tischteil (Tyl; Ty3; Ty4) linear verstellbar ist und dass die weiteren Federgelenke (Fx1; Fx3; Fx4) spiegel symmetrisch zu einer in der Bewegungsrichtung (x) des zweiten beweglichen Tischteils (Tx1; Tx3; Tx4) liegenden Symmetrie-Ebene (SEx) der gemeinsamen Tischplatte (Tp1; Tp3; Tp4) angeordnet sind. 8. Justier- oder Positioniertisch nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der gemeinsamen Tischplatte (Tp3) zusätzlich ein relativ zum zweiten beweglichen Tichteil (Tx3) verdrehbarer dritter beweglicher Tischteil (T 3) sowie mindestens vier zusätzliche, paarweise zwischen dem zweiten beweglichen Tischteil (Tx3) und dem dritten beweglichen Tischteil (TS3) angeordnete Federgelenke (Fr3) einstückig herausgebildet sind, wobei die zusätzlichen Federgelenke (F#3) radial zur Drehachse (D3) des dritten beweglichen Tischteils (TY3) ausgerichtet und-in Umfangsrichtung auslenkbar sind. 9. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den zweiten beweglichen Tischteil (Tx3) und den dritten beweglichen Tischteil (es3) sich zwischen den zusätzlichen Federgelenken (FY3) erstreckende Trenn-Schlitze (TSS3) in die gemeinsame Tischplatte (Tp3) eingebracht sind. 10. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die zusätzlichen Federgelenke (F#3) in bezug auf die Drehachse (D3) des dritten beweglichen Tischteils (es3) rotationssymmetrisch angeordnet sind. 11. Justier- oder Positioniertisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Federgelenke (Fy4, Fx4: Fss) durch Verdickungen im mittleren Bereich versteift sind. 12. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z ei c h n e t , dass die Federgelenke (Fy4, Fx4; FY5) jeweils durch vier in den Eckpunkten eines Rechtecks (R) in die gemeinsame Tischplatte (Tp4; Tp5) eingebrachte Bohrungen (B) und durch zwei parallel zueinander in die gemeinsame Tischplatte (Tp4; Tp5) eingebrachte und jeweils zwei Bohrungen (B) miteinander verbindende Schlitze (S) gebildet sind. 13. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 12 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 2, 6 und 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trenn-Schlitze (TSy4, TSx4; TSY5) in einander diagonal gegenüberliegende Bohrungen (B) einmünden. 14. Justier- oder Positioniertisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass der fest angeordnete Tischteil (T1; TZ; T3; T4; T5) als äusserer Rahmen des beweglichen Tischteils (Tyl; TY2; Ty3; Ty4; Tw5) ausgebildet ist. 15. Justier- oder Positioniertisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass jedem beweglichen Tischteil (Tyl, Taxi; T#2; Ty3, Tx3, T#3; T#5) mindestens ein Piezo-Antrieb (PAy1, PAx1; PA#2; PAy3, PAx3, PA#3, PA95) als Stellantrieb zugeordnet ist. 16. Justier- oder Positioniertisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Ist-Position jedes beweglichen Tischteils (Tyl, Txl; T 2; Ty3, Tx3, T 3; T 5) jeweils durch zwei in Differenz ge schaltete induktive Messtaster (Myl, Mxl; M 2; My3, Mx3, M 3; M 5) erfassbar ist. 17. Justier- oder Positioniertisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die gemeinsame Tischplatte (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. 18. Justier- oder Positioniertisch nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die gemeinsame Tischplatte (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) aus Invarstahl besteht. 19. Verfahren zur Herstellung eines Justier- oder Positioniertisches nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus einer gemeinsamen Tischplatte (Tpl; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) ein fest angeordneter Tischteil (T1; T2; T3; T4; T5), mindestens ein beweglicher Tischteil (Ty1; T ! 2; Ty3; Ty4; T S5) und mindestens vier zwischen dem fest angeordneten Tischteil (T1; T2; T3; T4; T5) und dem beweglichen Tischteil (Ty1; T#2; Ty3; Ty4; T !5) angeordnete Federgelenke (Fyl; F J2; Fy3; Fy4; F! 5) durch Funkenerosion einstückig herausgebildet werden. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der gemeinsamen Tischplatte (Tp1; Tp3; Tp4) mindestens ein weiterer beweglicher Tischteil (Tx1; Tx3; Tx4) und mindestens vier weitere, zwischen dem beweglichen Tischteil (Ty1; Ty3; Ty4) und dem weiteren beweglichen Tischteil (Txl; Tx3; Tx4) angeordnete Federgelenke (Fx1; Fx3; Fx4) durch Funkenerosion einstückig herausgebildet werden. 21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen die einzelnen Tischteile (T1; Tyl; Tx1; T2, T#2; T3, Ty3, Tx3; T4, Ty4, Tx4; T5, TYS) sich zwischen den Federgelenken (Fyl, Fx1; Off 2; Fy3, Fx3; Fy4, Fx4, F !5) erstreckende Trenn Schlitze (TSy1, TSx1; TS@ 2; TSy3, TSx3, TSy3; TSy4, TSx4; TS ! 5) in die gemeinsame Tischplatte (Tp1; Tp2; Tp3; Tp4; Tp5) durch Drahterosion eingebracht werden. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Federgelenke (Fy4, Fx4; F@ 5) jeweils durch das Einbringen von vier in den Eck; punkten eines Rechtecks (R) angeordneten Bohrungen (B) in die gemeinsame Tischplatte (Tp4; Tp5) und durch das Verbinden von jeweils zwei dieser Bohrungen über zwei parallele, durch Drahterosion in die gemeinsame Tischplatte (Tp4; Tp5) eingebrachte Schlitze (S) hergestellt werden.

Inventors: EIGENSTETTER, HERBERT
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: G01B5
IPC codes: G12B5, G01B5, G03F7, B23Q1