JP2631485B2 - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JP2631485B2 JP63015859A JP1585988A JP2631485B2 JP 2631485 B2 JP2631485 B2 JP 2631485B2 JP 63015859 A JP63015859 A JP 63015859A JP 1585988 A JP1585988 A JP 1585988A JP 2631485 B2 JP2631485 B2 JP 2631485B2
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    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直線室内機構あるいは回転機構に支持され
た移動台を、駆動手段により移動し移動台上の搬送物の
位置決めを行なう位置決め機構に関するものである。
［発明の背景］ 画像処理装置、画像記録装置、光学観察機器、半導体
製造装置、高精度部品組立装置等の広い分野において、
搬送体を移動し、位置決めを行なう機構が採用されてい
る。これらの機構の中で最も一般的な構成の一つとして
クロスローラガイドとリニアエンコーダとモータを組み
合せた機構があげられる。クロスローラガイドは光学部
品や記録体を一方向に移動させる案内機構であり、モー
タはこのクロスローラガイドの移動台を駆動する動力源
であり、ギヤやボールネジ等の伝達機構を介して動力を
伝達する。またリニアエンコーダは、搬送物の位置を検
出する手段として機能し、その出力信号は、サーボ回路
を介して前述のモータを制御し搬送物の位置決めが行な
われる。
［従来の技術］ 従来の位置決め装置を第９図に示す。この位置決め装
置はクロスローラガイドとリニアエンコーダとモータと
を組合せたものであり、レチクルとウエハの位置合せを
行なうアライメントユニットに適用した例である。
第９図において、31はＸ方向に移動する可動ガイド、
32はフレーム33に固定された固定ガイドであり、この２
部品でクロスローラガイド34を構成している。固定ガイ
ド35と可動ガイド36により構成されるＹ方向のクロスロ
ーラガイド37は、クロスローラガイド34と直交する方向
に、可動ガイド31上に取りつけられ両クロスローラガイ
ド34,37によりXYステージを構成している。可動ガイド
を駆動するモータおよび位置検出手段であるリニアエン
コーダは図示省略してある。
可動ガイド36上には、光源であるレーザチューブ38、
アライメント光学系39、アライメント信号検出センサ40
からなるアライメントユニットが搭載されている。41は
レチクルでウエハ42に焼きつけるべきパターンがEB描画
装置により描画されている。レチクル41はレチクルホル
ダ43によってウエハ42との間がギャップｇになるように
支持されている。ウエハ42はウエハチャック44に吸着固
定されておりウエアステージ45によってX,Y方向に移
動、位置決めされる。
ウエハ42には第10図（ａ）に示すウエハアライメント
マーク46が形成され、レチクル41には同図（ｂ）に示す
レチクルアライメントマーク47が形成されている。両マ
ーク46,47がアライメント信号検出センサ40上で同図
（ｃ）のように整合するようにウエハステージ45を動か
し、露光を行なう。
上記構成により、アライメントユニットをXYステージ
によりレチクル41に対して任意の位置の位置に位置決め
することが可能となり、パターンサイズ、行程等によっ
て移動するアライメントマークの位置にかかわらずアラ
イメントを行なうことができる。
［発明が解決しようとする問題点］ 第11図は、第９図に示したアライメントユニットによ
りアライメントを行なっている状態を模式的に示したも
のである。
第11図において（ａ）は露光光軸48とアライメントビ
ーム光軸49が平行な状態を示し、（ｂ）は露光光軸48に
対してアライメントビーム光軸49がθ傾いている状態を
示している。
（ａ），（ｂ）ともにアライメント検出センサ40上に
は、第10図（ｃ）のようにアライメント完了のパターン
が形成されている。（ａ）では、露光光軸48とアライメ
ントビーム光軸49とが平行なので、レチクル41上のパタ
ーン50とウエハ42上のパターン51とは、ズレることなく
重なって露光されるが、（ｂ）では、露光光軸48とアラ
イメントビーム光軸49とがθ傾いているため、アライメ
ント検出センサ40上では、アライメント完了のパターン
が形成されているにもかかわらず、パターン50とパター
ン51はεだけズレを生じており、このまま露光が行なわ
れれば、ウエハ上のパターン51と露光によってウエハ42
上に形成される新たなパターンとはεだけずれてしま
う。ズレ量εはウエハ42とレチクル41のギャップをｇと
するとｇ・tanθである。
アライメントビーム光軸49の倒れは、アライメントユ
ニットを支持しているXYステージの姿勢変化とくにピッ
チング、ローリングによるものである。上述したXYステ
ージの姿勢変化によるズレ量εは、近年のLSIの高密度
化、微細化に伴なう高精度なアライメントの要請により
顕著な問題となっている。
クロスローラガイドによって構成されるXYステージの
姿勢変化の原因としては、ローラが転動する転動面のう
ねり、真直度、油膜の厚さムラ、ゴミの介在等があげら
れるが、とくにゴミの介在した場合には、その除去が構
造上難しく、当初の精度を再現することがむずかしかっ
た。
［発明の目的］ 本発明は前記従来技術の欠点に鑑みなされたものであ
って、各移動位置における姿勢変化（傾きの変化）を防
止し露光装置等に適用した場合、常に一定の照射角度が
得られ、高精度で信頼性の大きい位置決め装置の提供を
目的とする。
［実施例］ 第１図は本発明に係る位置決め装置をアライメントユ
ニットに適用した場合の斜視図であり、第２図はその要
部側面図である。
図において、１はＹ方向のクロスローラガイド37の可
動ガイド36上に固定されている支柱である。この支柱１
には平行な２枚のリンク板2a,2bが弾性ヒンジ３を介し
て備わる。リンク板2a,2bの他方の端部は同様の弾性ヒ
ンジ３を介してアライメントユニット４に接続され、こ
れを支持している。支柱１の上部にはフレーム５が備わ
り、このフレーム５はアライメントユニット４上部まで
伸びており、アライメントユニット４を上下に昇降させ
るアクチュエータ、例えば、ショートストロークのエア
シリンダ６を支持している。このエアシリンダ６は単に
アライメントユニット４を上下に昇降させるだけではな
く、アライメントユニット４を高精度に平面加工が施さ
れたステージ基台７に一定圧で押しつけるクランプ機能
を有している。
アライメントユニット４は光源としての半導体レーザ
８とアライメント信号検出センサ40とアライメント光学
系（図示せず）より構成されており、従来例と同様にレ
チクル41上に描かれたレチクルアライメントマーク47と
ウエハ42上に描かれたウエハアライメントマーク46とを
第10図（ｃ）の状態になるように、ウエハステージ45を
移動し、ウエハ上のパターン51（第11図）とレチクル上
のパターン50を重ね合せる機能を有している。
第２図の９はXYステージを駆動するアクチュエータユ
ニットであり、図示しないコントローラの指令電圧に応
じて回転するモータと、このモータの回転量を検出する
ロータリエンコーダと、モータの回転を直線運動に変換
し可動ガイド36に伝達する伝達機構とにより構成されて
いる。同様にＸ方向可動ガイドを駆動するアクチュエー
タユニットが備わるが図示省略してある。
また、アライメントユニット４の底面10とこれに対向
するステージ基台７の上面11は超平面加工が施こされて
いる。
上記構成において、アライメントユニット４を所定の
位置に移動する場合について説明する。
アライメントユニット４は、移動に先き立ってエアシ
リンダ６が縮み状態となってロッド12によって引き上げ
られ、第３図（ａ）に示すようにステージ基台７から遊
離される。浮上量は、弾性ヒンジ３の形状、リンク板2
a,2bの長さ、および材質によって制限される。
アライメントユニット４が浮上した状態で、コントロ
ーラからの指令によりXYステージが作動し、アライメン
トユニット４を所定の位置に移動する。
次にエアシリンダ６が伸び状態となってロッド12を介
してアライメントユニット４を押し下げ、ステージ基台
７に密着させる（第３図（ｂ））。このときアライメン
トユニット４の底面10と、ステージ基台７の上面11は、
超平面加工が施こされているため、アライメントユニッ
ト４は常に同じ姿勢でアライメントを行なうことが可能
となる。一般のクロスローラガイドを利用したXYステー
ジでは、ピッチング、ローリングに関して1.5×10-4rad
程度が限界であるが、本発明によれば、上記２面の加工
精度によって姿勢精度が決定され、0.3×10-4rad程度の
高精度な姿勢精度を出すことが可能である。
以上説明したように、本発明では、位置合せすべき部
材（レチクル41,ウエハ42）に対して移動する移動台
（アライメントユニット４）と、該移動台を駆動する駆
動手段（XYステージ）と、前記部材（レチクル41,ウエ
ハ42）に対して位置が固定（レチクル、ウエハを所定位
置にセットした後）された固定台（ステージ基台７）
と、該固定台の基準面（上面11）に対し、前記移動台の
底面（10）を密着及び離隔可能に支持する移動台支持手
段（支柱１、平行リンク板2a,2b、弾性ヒンジ３）と、
該移動台を前記基準面に密着保持するための密着手段
（エアシリンダ6,ロッド12）とを具備している。移動台
底面（10）を固定台の基準面（上面10）に密着させた状
態では移動台（アライメントユニット４）は常に一定の
姿勢を保つように移動台底面および基準面は所望の高精
度に均一に形成されている。
本実施例においては、以上説明したように高い姿勢精
度でアライメントユニット４を位置決め可能としたの
で、アライメント光軸の倒れが発生せず、高精度なアラ
イメントを行なうことができる。
また、本実施例では、アライメントユニット４の浮上
動作を弾性ヒンジ３を利用した平行リンクで規制してい
るので、一般のヒンジを利用したリンクのような軸受す
きまによるガタがなく、かつ浮上時にも姿勢変化の少な
い極めて再現性の高い、浮上、着地を行なうことが可能
である。さらにヒンジ部からの発塵の無いことも本実施
例の特徴である。
上記実施例において弾性ヒンジとリンク板によって構
成される平行リンクを２枚の板バネによって構成される
平行板バネに置換しても同様の効果が得られる。
また、特に発塵や高い再現性を必要としない場合に
は、第４図に示すように、ヒンジ13とリンク板2a,2bに
より平行リンクを構成してもよい。
以上の実施例においては、搬送体であるアライメント
ユニット４をステージ基台７から浮上させて移動するよ
うに構成したので、アライメントユニット４近傍での発
塵がほとんど無いという効果も得られる。
また実施例において搬送体であるアライメントユニッ
ト４を浮上させる手段としてエアシリンダを使用したが
本発明はこれに限るものではなく、例えば第５図に示す
ように、搬送体14にフレキシブルなチューブ15を通して
高圧空気HAを送りこみ、この高圧空気HAを搬送体14の底
部に設けたオリフィス16から噴出し浮上させてもよい。
ステージ基台７に密着する際は、高圧空気の送りこみを
停止し、逆にポンプ等の真空吸引手段で負圧を発生せし
め搬送体14をステージ基台７に吸引密着させる。前記実
施例のように、エアシリンダで搬送体をステージ基台に
押しつける場合には、この押しつけ力によってステージ
基台にたわみが発生するが、本実施例によれば、ステー
ジ基台に外力が直接加わらないため、たわみの発生がな
いという効果も得られる。また第６図に示すようにステ
ージ基台７を磁性体で構成し、搬送体14の底部近傍に設
けた電磁石17により搬送体14をステージ基台７に密着さ
せるように構成しても同様の効果が得られる。
以上の実施例においては、移動時に搬送体がステージ
基台から浮上する構成について述べたが、本発明はこれ
に限るものではなく、移動時に搬送体が浮上しない構成
をとることもできる。第７図においては搬送体14はその
自重Ｗによってステージ基台７に密着しており、移動時
は搬送体14はステージ基台７上を摺動しながら移動す
る。停止時における搬送体14のステージ基台７への密着
再現性が要求される場合には、前述の実施例のようにエ
アシリンダによる押しつけ、ポンプによる吸引、電磁石
による吸着等を併用すればよい。
また前記実施例において摺動による摩擦抵抗や発塵が
問題となる場合には、移動にローラ等のころがり手段を
利用することによって解決できる。
第８図では、搬送体14の底部近傍にバネ18でバックア
ップされた鋼球19がうめ込まれており、移動時にはこの
鋼球19がステージ基台上を回転して移動する（（ａ）
図）。一方位置決めをする際は、エアシリンダ等の押し
つけ力Ｐによってバネ18がたわみ、搬送体14の底部の平
面部10がステージ基台７上に密着し、所定の姿勢精度を
得ることができる（（ｂ）図）。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、搬送体を固
定台の基準面に対して接触可能に構成するとともに搬送
体の位置合せ後に、この搬送体を基準面に圧接させ密着
させるように構成している。従って、搬送体の移動機
構、案内機構等の精度に影響されず、常に一定の高精度
の姿勢が保たれ、位置決めの精度および信頼性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は第１図の実
施例の要部側面図、第３図（ａ）、（ｂ）は第１図の実
施例の動作説明図、第４図は本発明の別の実施例の要部
側面図、第５図から第７図までおよび第８図（ａ）、
（ｂ）は各々本発明のさらに別の実施例の説明図、第９
図は従来例の構成図、第10図は（ａ）〜（ｃ）はアライ
メントマークによる位置決めの説明図、第11図は従来例
の説明図である。 1:支柱、 2a,2b:平行リンク板、 3:弾性ヒンジ、 4:アライメントユニット、 6:エアシリンダ、 34,37:クロスローラガイド、 7:ステージ基台、 41:レチクル、 42:ウエハ。

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】位置合せすべき部材に対し移動する移動台
    と、該移動台を駆動する駆動手段と、前記部材に対し位
    置が固定された固定台と、該固定台の基準面に対し前記
    移動台を密着および離隔可能に支持する移動台支持手段
    と、該移動台を前記基準面に密着保持するための密着手
    段とを具備したことを特徴とする位置決め装置。
  2. 【請求項２】前記移動台は前記基準面から離隔した状態
    で移動し、所定の位置に位置合せ後に基準面に密着させ
    るように前記駆動手段および密着手段を制御可能に構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置
    決め装置。
  3. 【請求項３】前記移動台が基準面に密着した状態では移
    動台は一定の姿勢を保つように前記基準面および移動台
    の密着面を所定の均一精度で形成したことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項または第２項記載の位置決め装
    置。
  4. 【請求項４】前記移動台は前記支持手段を介してXYステ
    ージに搭載されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
    項から第３項までのいずれか１項記載の位置決め装置。
  5. 【請求項５】前記移動台の前記基準面に対する密着位置
    および離隔位置間の変位方向は該基準面に対し常に一定
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
    項までのいずれか１項記載の位置決め装置。
  6. 【請求項６】前記変位方向は基準面に対し直角方向であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の位置決
    め装置。
  7. 【請求項７】前記支持手段は２本の平行リンクからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項まで
    のいずれか１項記載の位置決め装置。
  8. 【請求項８】前記平行リンクの支点部が弾性ヒンジより
    構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
    記載の位置決め装置。
  9. 【請求項９】前記支持手段は２枚の平行板バネからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項まで
    のいずれか１項記載の位置決め装置。
  10. 【請求項１０】前記密着手段はエアシリンダ装置からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項ま
    でのいずれか１項記載の位置決め装置。
  11. 【請求項１１】前記密着手段は電磁マグネット装置から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項
    までのいずれか１項記載の位置決め装置。
  12. 【請求項１２】前記密着手段は真空吸着装置からなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項までの
    いずれか１項記載の位置決め装置。
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