JP2812785B2 - 試料位置決め装置 - Google Patents
試料位置決め装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、半導体集積回路の製造に使用され
る縮小投影露光装置又は電子線描画装置等の試料の位置
決めに使用される装置に関する。
る縮小投影露光装置又は電子線描画装置等の試料の位置
決めに使用される装置に関する。
従来より、この種の位置決め装置は、位置決め精度が
高く、且つ位置決めに要する時間ひいては製造に要する
時間が短いことが要求される。そのため、位置決め装置
には、ステップ移動専用の粗調（粗動）用の駆動機構
と、微調（微動）用の駆動機構を備えたステージが使用
され、粗動駆動機構による粗の位置決めの後に、微動駆
動機構による微小の位置決めを行っている。
高く、且つ位置決めに要する時間ひいては製造に要する
時間が短いことが要求される。そのため、位置決め装置
には、ステップ移動専用の粗調（粗動）用の駆動機構
と、微調（微動）用の駆動機構を備えたステージが使用
され、粗動駆動機構による粗の位置決めの後に、微動駆
動機構による微小の位置決めを行っている。
例えば、特開昭53−64478号公報に開示される位置決
め装置では、Ｘ軸,Y軸、Ｚ軸等に移動可能な粗動ステー
ジの上に、Ｘ軸,Y軸,Z軸等に移動可能な微動ステージや
その駆動機構等を載置している。
め装置では、Ｘ軸,Y軸、Ｚ軸等に移動可能な粗動ステー
ジの上に、Ｘ軸,Y軸,Z軸等に移動可能な微動ステージや
その駆動機構等を載置している。
また、最近では、本願出願人が特願昭63−287683号の
ように、３次元で移動可能な（具体的には、Ｘ軸,Y軸,Z
軸の３軸方向に移動可能で、且つＸ軸・Ｙ軸平面での微
小回転や上下方向の微小傾きの移動も行う）機能を備え
た微動ステージの内側に上下方向の貫通空間を形成し、
この空間にＸ軸,Y軸,Z軸に移動可能な粗動ステージを独
立させて配置したものを提案している。
ように、３次元で移動可能な（具体的には、Ｘ軸,Y軸,Z
軸の３軸方向に移動可能で、且つＸ軸・Ｙ軸平面での微
小回転や上下方向の微小傾きの移動も行う）機能を備え
た微動ステージの内側に上下方向の貫通空間を形成し、
この空間にＸ軸,Y軸,Z軸に移動可能な粗動ステージを独
立させて配置したものを提案している。
このうち、後者の場合には、微動ステージとその内側
に配置される粗動ステージとがＺ軸駆動機構を介して高
低（上下）の位置関係を変えることができ、ステージ上
の試料保持台を持ち替えることができる。そして、試料
の粗位置決めの場合には、粗動ステージの上面を微動ス
テージの上面よりも高くして、粗動ステージが試料保持
台をチャックを介して吸着保持し、微調整の場合には、
逆に微動ステージの上面を粗動ステージよりも高くし
て、微動ステージが試料保持台を保持しつつ、各方向の
位置決めを行っている。
に配置される粗動ステージとがＺ軸駆動機構を介して高
低（上下）の位置関係を変えることができ、ステージ上
の試料保持台を持ち替えることができる。そして、試料
の粗位置決めの場合には、粗動ステージの上面を微動ス
テージの上面よりも高くして、粗動ステージが試料保持
台をチャックを介して吸着保持し、微調整の場合には、
逆に微動ステージの上面を粗動ステージよりも高くし
て、微動ステージが試料保持台を保持しつつ、各方向の
位置決めを行っている。
この後者の方式は、前者のように粗動ステージ上に微
動ステージを載せておらず、粗動ステージを微動ステー
ジと独立させて移動可能にしている。
動ステージを載せておらず、粗動ステージを微動ステー
ジと独立させて移動可能にしている。
従って、粗動ステージ移動の負担が軽く、駆動機構の
起動電流や駆動電流を小さくできる。そのため、電力消
費の節約のほか、発熱量を抑えて位置決めに用いるレー
ザ測長の誤差原因（発熱による空気のゆらぎ）の解消等
を図り得るが、次のような改善すべき点があった。
起動電流や駆動電流を小さくできる。そのため、電力消
費の節約のほか、発熱量を抑えて位置決めに用いるレー
ザ測長の誤差原因（発熱による空気のゆらぎ）の解消等
を図り得るが、次のような改善すべき点があった。
近年、試料、例えばウエハは８インチと大径化になる
傾向があり、それに伴い試料保持台も大型化し、試料の
露光範囲も広がるため、保持台の移動範囲が広がること
になる。
傾向があり、それに伴い試料保持台も大型化し、試料の
露光範囲も広がるため、保持台の移動範囲が広がること
になる。
このような実情において、後者の装置を用いてウエハ
の位置決めを行う場合には、まず粗動ステージが試料保
持台をステップ移動させ（粗の位置決め）、その後で微
動ステージが試料保持台を持ち替えて微小の位置決めを
行うが、この時粗動ステージは初期の基準の位置に戻さ
れた状態にある。そして、以上の位置決め動作を繰り返
して、ステップ単位に試料の露光や電子描画が行われ
る。
の位置決めを行う場合には、まず粗動ステージが試料保
持台をステップ移動させ（粗の位置決め）、その後で微
動ステージが試料保持台を持ち替えて微小の位置決めを
行うが、この時粗動ステージは初期の基準の位置に戻さ
れた状態にある。そして、以上の位置決め動作を繰り返
して、ステップ単位に試料の露光や電子描画が行われ
る。
このような装置を用いた場合、粗動ステージがステッ
プ移動するたびに、粗動ステージと試料保持台の位置関
係が変化する。そのため、粗動ステージが試料保持台の
必ずしも中央或いはその付近をチャックするとは限ら
ず、試料保持台の端を片持ち状態でチャックすることも
あった。
プ移動するたびに、粗動ステージと試料保持台の位置関
係が変化する。そのため、粗動ステージが試料保持台の
必ずしも中央或いはその付近をチャックするとは限ら
ず、試料保持台の端を片持ち状態でチャックすることも
あった。
従って、試料保持台が大型化すると、これを保持する
粗動ステージが試料保持台を端の位置でチャックした時
に、試料保持台の自重により粗動ステージ或いはその支
持機構がたわんでしまい、位置決めに悪影響を及ぼす。
粗動ステージが試料保持台を端の位置でチャックした時
に、試料保持台の自重により粗動ステージ或いはその支
持機構がたわんでしまい、位置決めに悪影響を及ぼす。
また、ウエハひいては試料保持台の大型化は、粗動ス
テージのチャック機構の大型化を招く。チャック機構と
して、大型電磁チャックを使用した場合には、駆動電流
による発熱量が増大し、その熱が試料保持台に伝導して
熱膨張することにより、位置決めに悪影響を及ぼす。さ
らに、発熱によりレーザ測長器の光路上の空気のゆらぎ
が正確な位置測定を妨げるおそれもあった。
テージのチャック機構の大型化を招く。チャック機構と
して、大型電磁チャックを使用した場合には、駆動電流
による発熱量が増大し、その熱が試料保持台に伝導して
熱膨張することにより、位置決めに悪影響を及ぼす。さ
らに、発熱によりレーザ測長器の光路上の空気のゆらぎ
が正確な位置測定を妨げるおそれもあった。
その他、粗動ステージが試料保持台を中心から偏った
位置で１箇所だけを支持する場合には、粗動ステージを
Ｘ軸,Y軸に直進させる場合に、その支持点を中心に粗動
ステージに回動力が作用することもあった。
位置で１箇所だけを支持する場合には、粗動ステージを
Ｘ軸,Y軸に直進させる場合に、その支持点を中心に粗動
ステージに回動力が作用することもあった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、その主
たる目的とするところは、試料の大型化に伴う前述した
如き諸問題を解決して、位置決め精度の向上を図り得る
装置を提供することにある。
たる目的とするところは、試料の大型化に伴う前述した
如き諸問題を解決して、位置決め精度の向上を図り得る
装置を提供することにある。
さらに、その他の目的は、上記主たる目的を達成でき
るほかに、粗動のX,Y軸駆動機構が作動した時の振動が
フレーム，微動用の駆動機構（例えば圧電アクチュエー
タ）を介して微動テーブルに伝わるといった事態（この
ような事態は振動が終わるまで位置決めの整定時間がか
かる原因となる）をなくし、位置決め作業ひいては試料
処理時間の短縮を図り得る位置決め装置を提供すること
にある。
るほかに、粗動のX,Y軸駆動機構が作動した時の振動が
フレーム，微動用の駆動機構（例えば圧電アクチュエー
タ）を介して微動テーブルに伝わるといった事態（この
ような事態は振動が終わるまで位置決めの整定時間がか
かる原因となる）をなくし、位置決め作業ひいては試料
処理時間の短縮を図り得る位置決め装置を提供すること
にある。
本発明は、上記主たる目的を達成するために、次のよ
うな課題解決手段（これを第１の課題解決手段とする）
を提案する。なお、内容の理解を容易にするため、第１
図の実施例の符号を引用して説明する。
うな課題解決手段（これを第１の課題解決手段とする）
を提案する。なお、内容の理解を容易にするため、第１
図の実施例の符号を引用して説明する。
第１の課題解決手段は、少なくともＸ軸,Y軸の２次元
で移動可能な粗動ステージ３と、３次元で移動可能な微
動ステージ４とを備え、基本的には、この粗動ステージ
３と微動ステージ４とを機械的なつながりを持たせない
で、独立させる。
で移動可能な粗動ステージ３と、３次元で移動可能な微
動ステージ４とを備え、基本的には、この粗動ステージ
３と微動ステージ４とを機械的なつながりを持たせない
で、独立させる。
そして、粗動ステージ３は、粗動駆動機構６等により
支持される基台3Aと、この基台3Aの上面に分散された状
態で複数配設された試料台支持用の突起3B1…3Bnとを有
してなり、一方、微動ステージ４内側には貫通空間4A
（実施例では、貫通空間4Aを4A1…4Anに分散させてい
る）を形成して、貫通空間4Aを粗動ステージ３側の突起
3B1…3Bnの配置に対応させ、粗動ステージ３の基台3Aを
微動ステージ４の下側に位置させつつ、粗動ステージ３
側の突起3B1…3Bnを微動ステージ４内側の貫通空間4Aに
分散配置することで、これらの複数の突起3B1…3Bnが粗
動ステージ３として機能する構成としてなる。
支持される基台3Aと、この基台3Aの上面に分散された状
態で複数配設された試料台支持用の突起3B1…3Bnとを有
してなり、一方、微動ステージ４内側には貫通空間4A
（実施例では、貫通空間4Aを4A1…4Anに分散させてい
る）を形成して、貫通空間4Aを粗動ステージ３側の突起
3B1…3Bnの配置に対応させ、粗動ステージ３の基台3Aを
微動ステージ４の下側に位置させつつ、粗動ステージ３
側の突起3B1…3Bnを微動ステージ４内側の貫通空間4Aに
分散配置することで、これらの複数の突起3B1…3Bnが粗
動ステージ３として機能する構成としてなる。
すなわち、粗動ステージ３と微動ステージ４とは、い
ずれかのＺ軸駆動機構14を介して粗動ステージ3,微動ス
テージ４同士の高低の位置関係を変えることで、試料保
持台５の持ち替え可能とするが、この場合、粗動ステー
ジ３側は突起3B1…3Bnがこの役割をなす。
ずれかのＺ軸駆動機構14を介して粗動ステージ3,微動ス
テージ４同士の高低の位置関係を変えることで、試料保
持台５の持ち替え可能とするが、この場合、粗動ステー
ジ３側は突起3B1…3Bnがこの役割をなす。
また、第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手
段を前提として、粗動ステージ３のＸ軸,Y軸の粗動駆動
機構6,7（第２図に示す）等を微動ステージ４を支持し
ているフレーム１より分離して配置し、この粗動駆動機
構と粗動ステージ３とを連結部材10を介して連結する。
段を前提として、粗動ステージ３のＸ軸,Y軸の粗動駆動
機構6,7（第２図に示す）等を微動ステージ４を支持し
ているフレーム１より分離して配置し、この粗動駆動機
構と粗動ステージ３とを連結部材10を介して連結する。
さらに第２の課題解決手段の応用としては、粗動ステ
ージ３がＸ軸,Y軸の他にＺ軸の粗動駆動機構により支持
される場合には、前記Ｘ軸,Y軸粗動駆動機構6,7と粗動
ステージ３とを可撓性を有する弾性部材10により連結し
てなる。
ージ３がＸ軸,Y軸の他にＺ軸の粗動駆動機構により支持
される場合には、前記Ｘ軸,Y軸粗動駆動機構6,7と粗動
ステージ３とを可撓性を有する弾性部材10により連結し
てなる。
第１の課題解決手段の作用…このような構成よりなれ
ば、Ｚ軸駆動機構14により、微動ステージ４と粗動ステ
ージ３とを相対的に上下動させれば、（イ）粗動ステー
ジ３側の突起3B1〜3Bnの上面を微動ステージ４の上面よ
りも高くしたり、（ロ）その逆に微動ステージ４の上面
を粗動ステージ３側の突起3B1〜3Bnの上面よりも高くす
ることができる。
ば、Ｚ軸駆動機構14により、微動ステージ４と粗動ステ
ージ３とを相対的に上下動させれば、（イ）粗動ステー
ジ３側の突起3B1〜3Bnの上面を微動ステージ４の上面よ
りも高くしたり、（ロ）その逆に微動ステージ４の上面
を粗動ステージ３側の突起3B1〜3Bnの上面よりも高くす
ることができる。
そして、試料の位置を粗調整する場合には、前記
（イ）の動作を行って、突起3B1〜3Bn上に試料保持台５
を載せて、保持させる。その後、粗動ステージ３のＸ
軸,Y軸等の粗動機構6,7により粗動ステージ３ひいては
試料保持台５をステップ移動させる。このようにして、
試料16の粗の位置決めがなされる。
（イ）の動作を行って、突起3B1〜3Bn上に試料保持台５
を載せて、保持させる。その後、粗動ステージ３のＸ
軸,Y軸等の粗動機構6,7により粗動ステージ３ひいては
試料保持台５をステップ移動させる。このようにして、
試料16の粗の位置決めがなされる。
この後、（ロ）の動作が選択され、試料保持台５は微
動ステージ４側に持ち替えられた後、微動駆動機構12,1
3（第２図に示す）,14を介して必要な微調調整（例え
ば、試料保持台５のΔX,ΔY,ΔＺ方向の微動や、Ｘ軸・
Ｙ軸平面の回転角Δθ、上下方向の傾き角Δλ等の調
整）がなされ、試料16の微小な位置決めがなされる。こ
の時、粗動ステージ３側は、基準位置に戻される。
動ステージ４側に持ち替えられた後、微動駆動機構12,1
3（第２図に示す）,14を介して必要な微調調整（例え
ば、試料保持台５のΔX,ΔY,ΔＺ方向の微動や、Ｘ軸・
Ｙ軸平面の回転角Δθ、上下方向の傾き角Δλ等の調
整）がなされ、試料16の微小な位置決めがなされる。こ
の時、粗動ステージ３側は、基準位置に戻される。
以上の動作を繰り返していくことで、試料保持台５と
粗動ステージ３との相対位置が変化する。
粗動ステージ３との相対位置が変化する。
このような試料保持台５と粗動ステージ３との相対位
置が変化した場合でも、本課題解決手段では、試料保持
台５を粗動ステージ３の基台3Aに分散配設された複数の
突起3B1〜3Bnで保持するので、従来のように試料保持台
５の端を片持ちするといった事態を回避できる。
置が変化した場合でも、本課題解決手段では、試料保持
台５を粗動ステージ３の基台3Aに分散配設された複数の
突起3B1〜3Bnで保持するので、従来のように試料保持台
５の端を片持ちするといった事態を回避できる。
従って、試料保持台５等のオーバハングによる撓みの
発生を防止する。
発生を防止する。
また、粗動ステージ３を複数の突起3B1〜3Bnで複数支
持するので、粗動ステージ３をＸ軸,Y軸に直進させた場
合に、粗動ステージに回動力が生じるのをなくすことが
できる。
持するので、粗動ステージ３をＸ軸,Y軸に直進させた場
合に、粗動ステージに回動力が生じるのをなくすことが
できる。
さらに、粗動ステージ３が試料保持台５をチャックに
て吸着保持する場合には、チャックの突起3B1〜3Bnごと
に分散配置できる。
て吸着保持する場合には、チャックの突起3B1〜3Bnごと
に分散配置できる。
そのため、チャックとして例えば電磁チャックのよう
なものを使用する場合でも、各電磁チャックを小型にす
ることができ、チャック機構の発熱量を抑制し、試料保
持台５の熱膨張による変形を防ぎ、かつ発熱による空気
ゆらぎをなくしてレーザ測長の誤差をなくす。
なものを使用する場合でも、各電磁チャックを小型にす
ることができ、チャック機構の発熱量を抑制し、試料保
持台５の熱膨張による変形を防ぎ、かつ発熱による空気
ゆらぎをなくしてレーザ測長の誤差をなくす。
従って、以上の各作用により高精度の位置決めを行い
得る。
得る。
第２の課題解決手段の作用…本課題解決手段では、粗
動ステージ３のＸ軸,Y軸等の駆動機構6,7をフレーム１
より分離して配置するので、粗動ステージ３の移動中で
も、その駆動機構からの振動が試料保持台５に伝わらな
いため、粗動後にすぐ微動ステージによる微小の位置決
めを可能とし、位置決めの整定時間を短縮することがで
きる。
動ステージ３のＸ軸,Y軸等の駆動機構6,7をフレーム１
より分離して配置するので、粗動ステージ３の移動中で
も、その駆動機構からの振動が試料保持台５に伝わらな
いため、粗動後にすぐ微動ステージによる微小の位置決
めを可能とし、位置決めの整定時間を短縮することがで
きる。
また、第２の課題解決手段において、Ｘ軸,Y軸粗動駆
動機構6,7と粗動ステージ３とを可撓性を有する弾性部
材10により連結した場合には、粗動ステージ３がＺ軸方
向に移動した場合でも、その移動を弾性部材10の弾性変
形を介して吸収できるので、粗動ステージと粗動調整に
支障をきたすことはない。
動機構6,7と粗動ステージ３とを可撓性を有する弾性部
材10により連結した場合には、粗動ステージ３がＺ軸方
向に移動した場合でも、その移動を弾性部材10の弾性変
形を介して吸収できるので、粗動ステージと粗動調整に
支障をきたすことはない。
本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図は本実施例に係る試料位置決め装置の縦断面
図、第２図はその一部省略上面図である。
図、第２図はその一部省略上面図である。
これらの図において、１は装置のフレームで、フレー
ム１の内側空間２に粗動ステージ３及び微動ステージ４
が配置される。
ム１の内側空間２に粗動ステージ３及び微動ステージ４
が配置される。
粗動ステージ３は、方形状の基台3Aと、その上面に分
散して複数配設された突起3B1…3Bnとで構成される。実
施例では、突起3Bは、第２図に示すように3B1〜3B8の計
８個としてある。なお、第２図では、後述する試料保持
台５を省略して作図してある。第２図に示すように粗動
ステージ３は、その基台3Aの一辺がＸ軸粗動駆動機構６
と、他辺がＹ軸粗動機構７とそれぞれ可撓性の弾性部材
10を介して連結され、これらの連結部材10及び基台3Aの
下に配置した図示していないＺ軸粗動駆動機構を介して
支持される。なお、この粗動ステージ３側のＺ軸粗動駆
動機構は、試料16を他の搬送機構（図示せず）等と受け
渡しする場合に用いる。
散して複数配設された突起3B1…3Bnとで構成される。実
施例では、突起3Bは、第２図に示すように3B1〜3B8の計
８個としてある。なお、第２図では、後述する試料保持
台５を省略して作図してある。第２図に示すように粗動
ステージ３は、その基台3Aの一辺がＸ軸粗動駆動機構６
と、他辺がＹ軸粗動機構７とそれぞれ可撓性の弾性部材
10を介して連結され、これらの連結部材10及び基台3Aの
下に配置した図示していないＺ軸粗動駆動機構を介して
支持される。なお、この粗動ステージ３側のＺ軸粗動駆
動機構は、試料16を他の搬送機構（図示せず）等と受け
渡しする場合に用いる。
本実施例のＸ軸粗動駆動機構６及びＹ軸粗動駆動機構
７は、スクリューロッド8,サーボモータ９等のねじ送り
機構よりなり、フレーム１とは分離して配置してある。
粗動ステージ３は±25mmのストローク可動ができ、±２
μｍの停止精度を持っている。そして、スクリューロッ
ド８がフレーム１を貫通し、ロッド先端８と粗動ステー
ジ３とが前述したごとく可撓性の連結部材10を介して連
結される。突起3B1〜3B8の上面には、それぞれの電磁チ
ャック11が配設される。
７は、スクリューロッド8,サーボモータ９等のねじ送り
機構よりなり、フレーム１とは分離して配置してある。
粗動ステージ３は±25mmのストローク可動ができ、±２
μｍの停止精度を持っている。そして、スクリューロッ
ド８がフレーム１を貫通し、ロッド先端８と粗動ステー
ジ３とが前述したごとく可撓性の連結部材10を介して連
結される。突起3B1〜3B8の上面には、それぞれの電磁チ
ャック11が配設される。
微動ステージ４は、粗動ステージ３よりも面積を大き
くした方形状を呈し、その内側に上下方向を貫通させた
複数の穴部（空間）4Aが配設される。穴部4Aは、粗動ス
テージ側の突起3B1〜3B8に対応させて、穴部4A1〜4A8の
計８個とし、これらの穴部を分散配置してある。
くした方形状を呈し、その内側に上下方向を貫通させた
複数の穴部（空間）4Aが配設される。穴部4Aは、粗動ス
テージ側の突起3B1〜3B8に対応させて、穴部4A1〜4A8の
計８個とし、これらの穴部を分散配置してある。
そして、この微動ステージ４の下方に粗動ステージ３
の基台3Aが位置し、突起3B1〜3B8が穴部4A1〜4A8にそれ
ぞれ嵌装してある。
の基台3Aが位置し、突起3B1〜3B8が穴部4A1〜4A8にそれ
ぞれ嵌装してある。
微動ステージ４は、Ｘ軸微動駆動機構12,Y軸微動駆動
機構13及びＺ軸微動駆動機構14により支持される。これ
らのＸ軸,Y軸,Z軸のそれぞれの微動駆動機構は、例えば
圧電素子のアクチュエータにより構成される。これらの
圧電素子は、80μｍの変位が可能で、このうちＺ軸微動
駆動機構14は、３個用いて微動ステージ４を３点支持
し、それぞれのＺ軸微動駆動機構の変位量を異なるよう
にすれば、微動ステージ４の上下方向の傾きΔλの制御
も可能である。また、Ｘ軸,Y軸双方の微動駆動機構12,1
3を協働させることで、Ｘ軸・Ｙ軸平面に微小回転Δθ
を得ることも可能である。ここでは、圧電素子アクチュ
エータ12,13,14により、ΔX,ΔＹ微動は±0.02μｍ、Δ
Ｚ微動は±0.1μｍ、Δθ微動は±0.02μm/20mm、Δλ
傾き（チルト）は±0.1μm/20mmの各精度を保って位置
決めを行う。
機構13及びＺ軸微動駆動機構14により支持される。これ
らのＸ軸,Y軸,Z軸のそれぞれの微動駆動機構は、例えば
圧電素子のアクチュエータにより構成される。これらの
圧電素子は、80μｍの変位が可能で、このうちＺ軸微動
駆動機構14は、３個用いて微動ステージ４を３点支持
し、それぞれのＺ軸微動駆動機構の変位量を異なるよう
にすれば、微動ステージ４の上下方向の傾きΔλの制御
も可能である。また、Ｘ軸,Y軸双方の微動駆動機構12,1
3を協働させることで、Ｘ軸・Ｙ軸平面に微小回転Δθ
を得ることも可能である。ここでは、圧電素子アクチュ
エータ12,13,14により、ΔX,ΔＹ微動は±0.02μｍ、Δ
Ｚ微動は±0.1μｍ、Δθ微動は±0.02μm/20mm、Δλ
傾き（チルト）は±0.1μm/20mmの各精度を保って位置
決めを行う。
このようなステージ3,4の組込みにより、これらのス
テージ同士は互いに独立に移動可能である。具体的に
は、粗動ステージ３と微動ステージ４とは、突起3Bと穴
部4Aとの間に空間を確保することで、それぞれがＸ軸,Y
軸の２方向に移動可能で、また、Ｚ軸方向の移動が可能
である。微動ステージ４の上面にも、複数の電磁チャッ
ク13が分散して配置される。なお、電磁チャック13は、
省略しても良い。その理由は、微動ステージ４は、サブ
ミクロン単位で微小移動するため、このくらいの移動で
は、試料保持台５はチャックしなくとも、外部からの大
きな衝撃がない限り固定状態を充分に保ち得るためであ
る。
テージ同士は互いに独立に移動可能である。具体的に
は、粗動ステージ３と微動ステージ４とは、突起3Bと穴
部4Aとの間に空間を確保することで、それぞれがＸ軸,Y
軸の２方向に移動可能で、また、Ｚ軸方向の移動が可能
である。微動ステージ４の上面にも、複数の電磁チャッ
ク13が分散して配置される。なお、電磁チャック13は、
省略しても良い。その理由は、微動ステージ４は、サブ
ミクロン単位で微小移動するため、このくらいの移動で
は、試料保持台５はチャックしなくとも、外部からの大
きな衝撃がない限り固定状態を充分に保ち得るためであ
る。
粗動ステージ３及び微動ステージ４の上方には、試料
保持台５が配置される。試料保持台５は、その上面に試
料16を真空吸着する真空吸着台15と、レーザ測長用ミラ
ー17とを搭載してある。
保持台５が配置される。試料保持台５は、その上面に試
料16を真空吸着する真空吸着台15と、レーザ測長用ミラ
ー17とを搭載してある。
次に本実施例の動作を説明する。
試料16の位置決めを行う場合には、予め３本のＺ軸微
動駆動機構14により、微動ステージ４を粗動ステージ３
の突起3Bより10μｍ低い位置まで下げる。この状態で
は、粗動ステージ３の突起3Bが試料保持台５を支持し、
電磁チャック11を作動させて試料保持台５を突起3B上で
吸着保持する。この場合、試料保持台５は、その大きさ
の関係で、必ずしも全部の突起3B1〜3Bnにより支持され
るものではなく、最低３箇所の突起上の電磁チャックに
より吸着保持（チャック）される。
動駆動機構14により、微動ステージ４を粗動ステージ３
の突起3Bより10μｍ低い位置まで下げる。この状態で
は、粗動ステージ３の突起3Bが試料保持台５を支持し、
電磁チャック11を作動させて試料保持台５を突起3B上で
吸着保持する。この場合、試料保持台５は、その大きさ
の関係で、必ずしも全部の突起3B1〜3Bnにより支持され
るものではなく、最低３箇所の突起上の電磁チャックに
より吸着保持（チャック）される。
その後、Ｘ軸粗動駆動機構６及びＹ軸粗動駆動機構７
を介して試料保持台５をＸ軸,Y軸方向にステップ送りす
る。
を介して試料保持台５をＸ軸,Y軸方向にステップ送りす
る。
なお、本実施例では、粗動ステージ３が試料保持台５
をステップ移動15mmさせ、これを140ms以内で可動させ
るので、試料保持台５には0.4Gの加速度がかかる。その
加速度に対してずれないだけの電磁チャック11の吸着力
は、チャック材質をS20Cにし、化学ニッケルメッキを10
〜20μｍを施し、コイルに0.1〜0.2A（従来の大型電磁
チャックの場合は、ほゞ1A）の電流を流すことにより得
られる。この電流値であると、コイルの温度変化は0.5
℃以下に抑えることが可能である。
をステップ移動15mmさせ、これを140ms以内で可動させ
るので、試料保持台５には0.4Gの加速度がかかる。その
加速度に対してずれないだけの電磁チャック11の吸着力
は、チャック材質をS20Cにし、化学ニッケルメッキを10
〜20μｍを施し、コイルに0.1〜0.2A（従来の大型電磁
チャックの場合は、ほゞ1A）の電流を流すことにより得
られる。この電流値であると、コイルの温度変化は0.5
℃以下に抑えることが可能である。
以上の粗動調整後に、３本のＺ軸圧電素子アクチュエ
ータ14を伸ばし、微動ステージ４を粗動テーブル３の突
起3B上面よりも10μｍ高い位置まで上げる。この時、粗
動ステージ３側の電磁チャック11のスイッチを切り、微
動ステージ４側の電磁チャック13のスイッチを入れる。
このようにして、試料保持台５は、微動ステージ４側に
持ち替えられ、微動ステージ４によって吸着保持され
る。この時、粗動ステージ３は元の基準位置に戻され
る。
ータ14を伸ばし、微動ステージ４を粗動テーブル３の突
起3B上面よりも10μｍ高い位置まで上げる。この時、粗
動ステージ３側の電磁チャック11のスイッチを切り、微
動ステージ４側の電磁チャック13のスイッチを入れる。
このようにして、試料保持台５は、微動ステージ４側に
持ち替えられ、微動ステージ４によって吸着保持され
る。この時、粗動ステージ３は元の基準位置に戻され
る。
その後、Ｘ軸,Y軸,Z軸用の圧電素子アクチュエータ1
2,13,14等を用いて試料保持台５ひいては試料16の微小
な位置決め（ΔX,ΔY,ΔＺの各方向の位置決め、Δθの
微小回転、Δλの傾き調整）がなされる。
2,13,14等を用いて試料保持台５ひいては試料16の微小
な位置決め（ΔX,ΔY,ΔＺの各方向の位置決め、Δθの
微小回転、Δλの傾き調整）がなされる。
以上の粗動位置決め、微動位置決めを繰り返して、単
位ステップあたりの試料16の露光又は電子描画が次々と
実行される。この場合、粗動ステージ３と試料保持台５
の相対位置がステップ送りのたびに変化していくので、
試料保持台５を支持する突起3Bも代わっていく。
位ステップあたりの試料16の露光又は電子描画が次々と
実行される。この場合、粗動ステージ３と試料保持台５
の相対位置がステップ送りのたびに変化していくので、
試料保持台５を支持する突起3Bも代わっていく。
しかして、本実施例によれば、次のような効果を奏し
得る。
得る。
まず、粗動ステージ３は微動ステージ４と独立させて
駆動可能なので、粗動ステージ３の駆動力の負担を軽く
する。
駆動可能なので、粗動ステージ３の駆動力の負担を軽く
する。
また、試料保持台５と粗動ステージ３との相対位置が
変化した場合でも、試料保持台５を粗動ステージ３の突
起3B1〜3Bnのうち最低３箇所の突起により吸着保持する
ので、従来のような片持ちを回避できる。従って、試料
保持台５等のオーバハングによる撓みの発生を防止す
る。
変化した場合でも、試料保持台５を粗動ステージ３の突
起3B1〜3Bnのうち最低３箇所の突起により吸着保持する
ので、従来のような片持ちを回避できる。従って、試料
保持台５等のオーバハングによる撓みの発生を防止す
る。
また、試料保持台５を粗動ステージ３の突起3B1〜3Bn
のうち最低３箇所の突起により吸着保持するので、粗動
ステージ３をＸ軸,Y軸に直進させた場合に、粗動ステー
ジに回動力が働くのをなくすことができる。
のうち最低３箇所の突起により吸着保持するので、粗動
ステージ３をＸ軸,Y軸に直進させた場合に、粗動ステー
ジに回動力が働くのをなくすことができる。
さらに、粗動ステージ３側の電磁チャック11を分散さ
せるので、各電磁チャック11を小型とし、電磁チャック
11の発熱量を抑制し、試料保持台５の熱膨張による変形
を防ぎ、かつ発熱による空気ゆらぎをなくしてレーザ測
長の誤差をなくす。従って、以上の各作用により高精度
の位置決めを行い得る。
せるので、各電磁チャック11を小型とし、電磁チャック
11の発熱量を抑制し、試料保持台５の熱膨張による変形
を防ぎ、かつ発熱による空気ゆらぎをなくしてレーザ測
長の誤差をなくす。従って、以上の各作用により高精度
の位置決めを行い得る。
粗動ステージ３のＸ軸,Y軸等の駆動機構6,7をフレー
ム１より分離して配置するので、粗動ステージ３が移動
中でも、その駆動機構からの振動が試料保持台５に伝わ
らないため、粗動後の微動位置決め調整に入る場合の位
置決め整定時間を短縮することができる。具体的に、本
実施例では、単位ステップあたりの位置決めに要する時
間を、ステップ移動15mmの粗動と、その後の微動を含め
ても、0.4秒以下にすることができる。
ム１より分離して配置するので、粗動ステージ３が移動
中でも、その駆動機構からの振動が試料保持台５に伝わ
らないため、粗動後の微動位置決め調整に入る場合の位
置決め整定時間を短縮することができる。具体的に、本
実施例では、単位ステップあたりの位置決めに要する時
間を、ステップ移動15mmの粗動と、その後の微動を含め
ても、0.4秒以下にすることができる。
なお、実施例では、突起3B1〜3Bnを嵌装する微動ステ
ージ４側の貫通空間4Aを穴部4A1〜4Anで構成するが、穴
部4Aの一部を切欠き溝に代えてもよく、また、微動ステ
ージ４側に突起3B1〜3Bnをまとめて収容できる一つの穴
部としてもよい。
ージ４側の貫通空間4Aを穴部4A1〜4Anで構成するが、穴
部4Aの一部を切欠き溝に代えてもよく、また、微動ステ
ージ４側に突起3B1〜3Bnをまとめて収容できる一つの穴
部としてもよい。
以上のように、第１の課題解決手段では、微動ステー
ジの内側に粗動ステージを独立させて配置した方式の位
置決め装置であっても、粗動ステージは複数の突起によ
り試料保持台を保持するので、試料保持台等のオーバハ
ングによる撓みをなくし、かつ粗動ステージのＸ軸,Y軸
等の安定した移動動作を保証し、また、電磁チャック機
構を使用した場合には、その発熱量を抑制するので、試
料保持台が大型化しても、極めて高精度の試料の位置決
めを行うことができる。
ジの内側に粗動ステージを独立させて配置した方式の位
置決め装置であっても、粗動ステージは複数の突起によ
り試料保持台を保持するので、試料保持台等のオーバハ
ングによる撓みをなくし、かつ粗動ステージのＸ軸,Y軸
等の安定した移動動作を保証し、また、電磁チャック機
構を使用した場合には、その発熱量を抑制するので、試
料保持台が大型化しても、極めて高精度の試料の位置決
めを行うことができる。
さらに第２の課題解決手段によれば、粗動テーブルの
Ｘ軸,Y軸駆動機構が駆動中でも、その振動が試料保持台
に伝わらないため、その後に行われる微動位置決めの整
定時間が短くなり、位置決め全体の作業ひいては試料処
理時間の短縮を図ることができる。
Ｘ軸,Y軸駆動機構が駆動中でも、その振動が試料保持台
に伝わらないため、その後に行われる微動位置決めの整
定時間が短くなり、位置決め全体の作業ひいては試料処
理時間の短縮を図ることができる。
第１図は、本発明の一実施例たる試料位置決め装置の縦
断面図、第２図は、上記実施例の一部省略上面図であ
る。 １……フレーム、３……粗動ステージ、3A……基台、3B
（3B1〜3Bn）……突起、４……微動ステージ、4A（4A1
〜4An）……貫通空間（穴部）、５……試料保持台、６
……Ｘ軸粗動駆動機構、７……Ｙ軸粗動駆動機構、10…
…連結部材、12…Ｘ軸微動駆動機構、13……Ｙ軸微動駆
動機構、14……Ｚ軸微動駆動機構、16……試料。
断面図、第２図は、上記実施例の一部省略上面図であ
る。 １……フレーム、３……粗動ステージ、3A……基台、3B
（3B1〜3Bn）……突起、４……微動ステージ、4A（4A1
〜4An）……貫通空間（穴部）、５……試料保持台、６
……Ｘ軸粗動駆動機構、７……Ｙ軸粗動駆動機構、10…
…連結部材、12…Ｘ軸微動駆動機構、13……Ｙ軸微動駆
動機構、14……Ｚ軸微動駆動機構、16……試料。
フロントページの続き (72)発明者 小林 功 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平２−139150（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 H01L 21/68
Claims (6)
- 【請求項１】少なくともＸ軸,Y軸の２次元で移動可能な
粗動ステージと、３次元で移動可能な微動ステージとを
備え、該微動ステージの内側に形成した上下方向の貫通
空間に前記粗動ステージを独立させて配置し、前記粗動
ステージ，微動ステージの高低の位置関係をＺ軸駆動機
構を介して変えて、試料保持台を前記粗動ステージと前
記微動ステージとで持ち替え可能にしてなる試料位置決
め装置において、 前記粗動ステージは、粗動駆動機構により支持される基
台と、該基台の上面に分散された状態で複数配設された
試料台支持用の突起とを有してなり、一方、前記微動ス
テージ内側の貫通空間を前記粗動ステージ側の突起の配
置に対応させ、前記粗動ステージの基台を前記微動ステ
ージの下側へ位置させつつ、前記突起を前記微動ステー
ジ内側の貫通空間に分散配置することで、これらの複数
の突起が粗動ステージとして機能する構成としてなるこ
とを特徴とする試料位置決め装置。 - 【請求項２】第１請求項において、前記微動ステージの
内側に形成した貫通空間は、該微動ステージに分散して
配設した複数個の穴又は切欠き状の溝よりなる試料位置
決め装置。 - 【請求項３】第１請求項又は第２請求項において、前記
粗動ステージの各突起上面及び前記微動ステージの上面
には、試料台を制御信号により吸着するチャック機構を
配設してなる試料位置決め装置。 - 【請求項４】第１請求項ないし第３請求項のいずれか１
項において、前記粗動ステージの駆動機構のうちＸ軸,Y
軸粗動駆動機構は、前記微動ステージを支持しているフ
レームより分離して配置され、このＸ軸,Y軸粗動駆動機
構と前記粗動ステージとを連結部材を介して連結してな
る試料位置決め装置。 - 【請求項５】第１請求項ないし第４請求項のいずれか１
項において、前記粗動ステージは、Ｘ軸,Y軸,Z軸のそれ
ぞれの粗動駆動機構を介して支持され、このうち、Ｘ
軸,Y軸の粗動駆動機構は、前記微動ステージをを支持し
ているフレームより分離して配置され、このＸ軸,Y軸粗
動駆動機構と前記粗動ステージとが可撓性を有する弾性
部材を介して連結される試料位置決め装置。 - 【請求項６】第１請求項ないし第５請求項のいずれか１
項において、前記微動ステージはＸ軸,Y軸,Z軸の微動駆
動機構を備え、且つ前記Ｘ軸,Y軸の協働作用によりＸ軸
・Ｙ軸平面を微動回転し、また、前記Ｚ軸微動駆動機構
は、３個用いて前記微動ステージを３点支持し、各Ｚ軸
微動駆動機構の微動量を異ならせて前記微動ステージの
傾き制御を可能にしてなる試料位置決め装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/436,721 US4492356A (en) | 1982-02-26 | 1982-10-26 | Precision parallel translation system |
| US06/542,991 US4575942A (en) | 1982-10-18 | 1983-10-18 | Ultra-precision two-dimensional moving apparatus |
| JP14514190A JP2812785B2 (ja) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | 試料位置決め装置 |
| KR1019910008648A KR950007196B1 (ko) | 1990-06-02 | 1991-05-27 | 시료 위치 결정장치 |
| US07/709,317 US5142791A (en) | 1982-02-26 | 1991-06-03 | Apparatus for positioning sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14514190A JP2812785B2 (ja) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | 試料位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0438812A JPH0438812A (ja) | 1992-02-10 |
| JP2812785B2 true JP2812785B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=15378366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14514190A Expired - Fee Related JP2812785B2 (ja) | 1982-02-26 | 1990-06-02 | 試料位置決め装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812785B2 (ja) |
| KR (1) | KR950007196B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120064460A1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-15 | Nikon Corporation | Movable body apparatus, object processing device, exposure apparatus, flat-panel display manufacturing method, and device manufacturing method |
| JP5583619B2 (ja) * | 2011-03-09 | 2014-09-03 | 株式会社アルバック | ステージ装置 |
-
1990
- 1990-06-02 JP JP14514190A patent/JP2812785B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-27 KR KR1019910008648A patent/KR950007196B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950007196B1 (ko) | 1995-07-03 |
| JPH0438812A (ja) | 1992-02-10 |
| KR920001673A (ko) | 1992-01-30 |
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