JP3089150B2 - 位置決めステージ装置 - Google Patents

位置決めステージ装置

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JP3089150B2 JP28443793A JP28443793A JP3089150B2 JP 3089150 B2 JP3089150 B2 JP 3089150B2 JP 28443793 A JP28443793 A JP 28443793A JP 28443793 A JP28443793 A JP 28443793A JP 3089150 B2 JP3089150 B2 JP 3089150B2
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    • 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
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    • H01L21/683—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 supporting or gripping
    • H01L21/6838—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 supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置、各種
精密加工機、各種精密測定器等において露光されるウエ
ハ等基板、被加工物、被測定物等を位置決めするための
位置決めステージ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体露光装置や、各種精密加工機や、
各種精密測定器等においては、露光されるウエハ等基板
や、被加工物や、被測定物あるいは工具や計器等を高精
度で位置決めすることが必要であり、このために図４と
図５に示すような位置決めステージ装置が開発されてい
る。これは、公知のＸＹ駆動機構を有するＸＹステージ
の天板１０１の上方に垂直方向（以下、「Ｚ軸方向」と
いう。）に往復移動自在に支持されたＺステージ１０２
と、これに保持された吸着チャック１０３と、Ｚステー
ジ１０２と一体である軸１０２ａを、Ｚ軸方向の往復移
動とＺ軸のまわりの回転が自在であるように支持する軸
受１０４と、軸１０２ａと一体であり、これをＺ軸方向
に移動させるピエゾ駆動装置１０５と、Ｚステージ１０
２と一体である回止め板１０６と、それぞれ回止め板１
０６の両面に対向する一対の静圧軸受パッド１０７ａを
有する静圧軸受１０７を備えており、軸受１０４の軸受
ハウジング１０４ａと静圧軸受１０７の軸受ハウジング
１０７ｂはともにＸＹステージの天板１０１と一体であ
る円板状の支持部材１０８に固着されており、Ｚステー
ジ１０２は、ピエゾ駆動装置１０５がピエゾドライバ１
０５ａの駆動によってＺ軸方向に伸縮することでＺ軸方
向に往復移動し、また、Ｚステージ１０２のＺ軸のまわ
りの回転角度θは、各静圧軸受パッド１０７ａに供給さ
れる空気の圧力をサーボバルブ１０９ａによって制御す
ることで、静圧軸受１０７の軸受間隙の許す範囲で微調
節自在である。
【０００３】半導体露光装置においては、吸着チャック
１０３にウエハＷ0 を吸着し、ピエゾ駆動装置１０５の
駆動によってＺステージ１０２をＺ軸方向に移動させて
図示しないアライメント光学系等に対するウエハＷ0 の
焦点合わせを行い、また、前述のアライメント光学系に
よってマスク等に対するウエハＷ0 の位置ずれを検出
し、各サーボバルブ１０９ａを制御して各静圧軸受パッ
ド１０７ａの空気の圧力を調節することで、前記ウエハ
Ｗ0 のＺ軸のまわりの回転角度θの微調整を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、Ｚステージの回転角度
θの微調節が静圧軸受の軸受間隙の寸法の許す範囲での
み自在であり、これを越えた位置ずれが検出された場合
は、ウエハ等の受渡しをやり直すかあるいはＸＹステー
ジの天板を回転させる等の対策が必要となり、半導体製
造工程の複雑化や位置決めステージ装置の大形化を招く
おそれがある。
【０００５】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、Ｚステージの回転角
度を静圧軸受の軸受間隙の寸法を越えて調節することの
できる位置決めステージ装置を提供することを目的とす
るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の位置決めステージ装置は、台板の所定の軸の
まわりの回転と前記軸に沿った往復移動が自在である保
持盤と、該保持盤と一体的に設けられた回止め部材と、
該回止め部材を前記軸のまわりの回転に対して所定の範
囲内に拘束する拘束手段と、該拘束手段を前記軸のまわ
りに回転させる駆動手段と、前記拘束手段を前記台板に
ロックするロック手段とを有することを特徴とする。
【０００７】拘束手段が静圧軸受であるとよい。
【０００８】
【０００９】
【作用】上記装置によれば、保持盤と一体である回止め
部材を拘束する拘束手段を回転させることで、保持盤の
回転角度を広範囲に調節できる。また拘束手段が静圧軸
受であれば、保持盤の回転角度の微調節も容易である。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。
【００１１】図１は一実施例を示す模式断面図であっ
て、本実施例の位置決めステージ装置は、公知の半導体
露光装置のＸＹステージの台板である天板１の上に図示
しない案内装置によって垂直方向（以下、「Ｚ軸方向」
という。）に往復移動自在に支持された保持盤であるＺ
ステージ２と、これに保持された吸着チャック３と、Ｚ
ステージ２と一体である軸２ａをＺ軸方向の往復移動と
Ｚ軸のまわりの回転が自在であるように支持する軸受４
と、軸２ａと一体でありこれをＺ軸方向に移動させるピ
エゾ駆動装置５と、これを制御するピエゾドライバ５ａ
と、Ｚステージ２と一体である回止め部材である回止め
板６と、それぞれ回止め板６の両面に対向する一対の支
持面７ｂ（図２参照）を有し、各支持面７ｂに回止め板
６を非接触で拘束する一対の静圧軸受パッド７ａを備え
た拘束手段である静圧軸受７を備えており、軸受４の軸
受ハウジング４ａは前述の天板１と一体である円板状の
支持部材８に固着されている。
【００１２】静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃは、図２
に示すように、筒状の本体７ｄとその上端に一体的に設
けられた一対の張出片７ｅを有し、本体７ｄは支持部材
８に設けられた切欠８ａを貫通しており、切欠８ａの寸
法は、静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃの本体７ｄの外
形寸法より大きく設定されており、後述する回転駆動装
置によって静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃが所定量だ
け移動したとき、その移動を妨げないように構成されて
いる。各張出片７ｅは支持部材８の上面に設けられたロ
ック手段である吸着溝８ｂに発生される真空吸着力によ
って支持部材８の上面に吸着されており、各吸着溝８ｂ
に接続される内部配管ライン８ｃは切換弁８ｄに接続さ
れ、切換弁８ｄを切換えることで、内部配管ライン８ｃ
を真空源８ｅと加圧空気供給源８ｆに交互に接続するこ
とができるように構成されている。すなわち、各吸着溝
８ｂに真空吸着力が発生されたときは静圧軸受７の軸受
ハウジング７ｃが支持部材８の上面に吸着されてこれと
一体化され、各吸着溝８ｂに加圧空気が供給されたとき
は静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃの張出片７ｅが支持
部材８の上面から浮上して前記切欠８ａの寸法の許す範
囲で静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃを支持部材８に対
して回転自在な状態となる。
【００１３】 保持盤であるステージ２は、吸着チャッ
ク３にウエハＷ 1 を吸着することでこれを保持する。吸
着チャック３に吸着されたウエハＷ1 は、Ｚステージ２
をピエゾ駆動装置５によってＺ軸方向に移動させること
で図示しないアライメント光学系に対する焦点合わせ等
を行ったうえで、該アライメント光学系によってマスク
等に対する位置ずれを検出し、検出された位置ずれに基
づいて静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃを移動させ、回
止め板６を介してＺステージ２のＺ軸のまわりの回転角
度θを調節し、ウエハＷ1 の回転位置のずれを解消す
る。
【００１４】 静圧軸受７の各静圧軸受パッド７ａはサ
ーボバルブ７ｆに接続され、コントローラ７ｇによって
各サーボバルブ７ｆを制御することで、各静圧軸受パッ
ド７ａから回止め板６の各面に向かって噴出される加圧
空気の圧力を調節し、静圧軸受７の軸受間隙の許すＺ軸
のまわりの回転の範囲内で、回止め板６すなわちＺステ
ージ２の回転角度θを微調節できるように構成されてい
る。
【００１５】次に、静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃを
支持部材８に対して移動させる回転駆動装置について説
明する。
【００１６】図３に示すように、静圧軸受７の軸受ハウ
ジング７ｃの各張出片７ｅにはビス９ａによって弾性部
材である板バネ９の一端が固着され、板バネ９の他端は
ビス９ｂによって駆動手段である回転リング１０に固着
されており、各板バネ９はＺ軸方向にのみ変形が容易で
あり、前述のように静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃの
各張出片７ｅが支持部材８から浮上するときはこれを妨
げることなく、他方、Ｚ軸方向に直交する方向には高い
剛性を有するように構成されている。回転リング１０は
支持部材８の上面と軸受４の軸受ハウジング４ａの外側
に鋼球１０ａを介して支持されており、軸受４の軸受ハ
ウジング４ａのまわりを回転自在である。回転リング１
０の外周縁の一部にはセグメント歯車１０ｂが設けら
れ、セグメント歯車１０ｂは、モータ１１ａによって回
転されるギヤ１１に噛合っている。前述のように静圧軸
受７の軸受ハウジング７ｃの各張出片７ｅが支持部材８
の上面から浮上した状態でモータ１１ａが駆動される
と、ギヤ１１によって回転リング１０が回転され、両板
バネ９とともに静圧軸受７の軸受ハウジング７ｃが支持
部材８の周方向に移動する。静圧軸受７の軸受ハウジン
グ７ｃの移動とともに回止め板６がＺステージ２の周方
向へ移動し、これによってＺステージ２が回転される。
【００１７】本実施例によれば、モータによって静圧軸
受を移動させ、回止め板を介してＺステージを回転させ
るものであるため、従来のように、静圧軸受に供給され
る加圧空気の圧力を変化させることでＺステージの回転
角度θを調節するのみである場合に比べて、Ｚステージ
の回転角度θをはるかに広範囲に調節できる。加えて、
従来例と同様に、静圧軸受の加圧空気の圧力を調節する
ことによる微調節も自在である。
【００１８】他の実施例として、回止め板６に永久磁石
を配し、静圧軸受７のかわりにコイルを用いた磁気軸受
を設ければ、より応答が速くなる。またロック手段も電
磁石吸着とすれば、真空中での使用も可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２０】Ｚステージの回転角度の静圧軸受の軸受間
隙の寸法を越えて広範囲に調節することができるうえ
に、静圧軸受の軸受間隙の寸法の範囲内の微調節も可能
である。その結果、ウエハ等の位置決め工程の複雑化や
位置決め装置の複雑化を防ぎ、高性能で安価な露光装置
等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を示す模式断面図である。
【図２】図１の装置のＡ−Ａ線に沿ってとった模式断面
図である。
【図３】図１の装置のＢ−Ｂ線からみた平面図である。
【図４】従来例を示す模式断面図である。
【図５】図４の装置をＣ−Ｃ線からみた底面図である。
【符号の説明】
１ 天板 ２ Ｚステージ ３ 吸着チャック ４ 軸受 ５ ピエゾ駆動装置 ６ 回止め板 ７ 静圧軸受 ７ａ 静圧軸受パッド ７ｂ 支持面 ７ｃ 軸受ハウジング ８ 支持部材 ８ａ 切欠 ９ 板バネ １０ 回転リング １１ ギヤ １１ａ モータ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 台板の所定の軸のまわりの回転と前記軸
    に沿った往復移動が自在である保持盤と、該保持盤と一
    体的に設けられた回止め部材と、該回止め部材を前記軸
    のまわりの回転に対して所定の範囲内に拘束する拘束手
    段と、該拘束手段を前記軸のまわりに回転させる駆動手
    段と、前記拘束手段を前記台板にロックするロック手段
    とを有する位置決めステージ装置。
  2. 【請求項２】 拘束手段が弾性部材を介して駆動手段に
    連結されており、ロック手段が、真空吸着力によって前
    記拘束手段を台板に吸着するように構成されていること
    を特徴とする請求項１記載の位置決めステージ装置。
  3. 【請求項３】 拘束手段が静圧軸受であることを特徴と
    する請求項１または２記載の位置決めステージ装置。
  4. 【請求項４】 保持盤が、ウエハを保持するように構成
    されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
    １項記載の位置決めステージ装置。
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