JP3364079B2 - アライメントステージ - Google Patents

アライメントステージ

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JP3364079B2
JP3364079B2 JP04755296A JP4755296A JP3364079B2 JP 3364079 B2 JP3364079 B2 JP 3364079B2 JP 04755296 A JP04755296 A JP 04755296A JP 4755296 A JP4755296 A JP 4755296A JP 3364079 B2 JP3364079 B2 JP 3364079B2
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JP
Japan
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stage
base
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moving stage
rail
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正昭 山本
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、被対象物を保持
した移動ステージを固定された基台に対して2次元的に
平行及び回転させて被対象物の位置決めを行うアライメ
ントステージに関する。
【0002】
【従来の技術】例えばプリント基板や液晶基板等に対し
露光によりパターンを形成する露光装置では、露光を施
す被対象物を保持した状態で位置決めを行うアライメン
トステージが設けられている。また既にパターンの形成
された被対象物を見当合わせして所定の加工処理を施す
装置においても、加工を施す被対象物を保持した状態で
位置決めするアライメントステージが設けられているこ
とがある。このようなアライメントステージは、被対象
物を保持する移動ステージを、固定された基台に対して
移動させることにより被対象物を位置決めしている。
【0003】このようなアライメントステージとして
は、例えば実開平3−49548号公報に記載の技術が
ある。なお上記公報に記載の装置は、パターンの形成さ
れた印刷版(被対象物)を載置したテーブル(移動ステ
ージ)に2次元的な並進及び回転を与えてテーブルを移
動させ、これにより印刷版を所定の位置に位置決めし
て、パンチ加工を施す装置である。
【0004】この従来の技術を図6及び図7を用いて説
明する。図6は従来のアライメントステージの平面図、
図7は図6におけるア方向からの切欠正面図である。図
において、40は固定された基台、50は基台40上に
配置されたテーブルである。基台40上には、その4ヶ
所にボールキャスターBCが取り付けられている。そし
てテーブル50の下面には受金具52が固定されてお
り、対応する受金具52に対してボールキャスターBC
のボール面が当接するように、テーブル50が基台40
上に載置されている。これによりテーブル50は、基台
40に対してテーブル50の表面と平行してXY及びθ
方向に移動自在となっている。
【0005】一方テーブル50の下面にはパルスモータ
を備えた3台のアクチュエータAY1、AY2、AXが
固定されている。各々のアクチュエータAY1、AY
2、AXにはパルスモータにより伸縮する作動が備え
られており、各作動は各々対応して基台40に固定さ
れた当たり金具54A〜54Cに対向して当接してい
る。また各アクチュエータAY1、AY2、AXの近傍
には、各々の作動が収縮する方向にテーブル50を基
台40に対し付勢するバネ56A〜56Cが設けられて
いる。従って各アクチュエータAY1、AY2、AXの
作動を伸縮させることにより、テーブル50を基台4
0に対しXY及びθ方向へ移動及び回転することができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の技術ではテ
ーブル50がボールキャスターBC上に自重により載置
されているので、テーブル50を例えば垂直に配置する
ことができない。
【0007】ここでテーブル50を基台40に対し押し
つけながら垂直に配置することも考えられるが、この場
合テーブルの表面には被対象物を載置するため、テーブ
ル表面からは押さえつけができる箇所が限定されるとい
う欠点がある。またテーブルの裏面からバネなどにより
基台側に付勢することも考えられるが、テーブルが大サ
イズになると重量が増加し、不安定になるという問題も
発生する。それゆえに本発明では、テーブル(移動ステ
ージ)を水平以外例えば垂直等に配置しても移動ステー
ジが基台からはずれることなく安定して移動することが
できるアライメントステージを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、その表面に被対象物を保持する移動ステージを、固
定された基台に対して移動ステージの表面と同じ平面内
で2次元的に平行移動及び回転させて、被対象物の位置
決めを行うアライメントステージであって、前記平面内
での前記平行移動および回転を許容しつつ、前記移動ス
テージの表面に垂直な方向において前記移動ステージと
前記基台とを遊離不能に結合する結合部を備え、前記結
合部が、(a) 前記移動ステージを前記移動ステージの表
面と同じ平面内で2次元的に回転可能に支持する回転軸
と、(b) 前記回転軸を前記移動ステージの表面と平行な
第1の方向にのみ移動可能に支持する第1のガイド手段
と、(c) 前記第1のガイド手段を、前記移動ステージの
表面と平行でかつ前記第1の方向と直交する第2の方向
にのみ移動可能に支持する第2のガイド手段とを離脱不
能に組み合わせて構成されていることを特徴とする。
【0009】また、請求項2の発明では、請求項1のア
ライメントステージにおいて、前記結合部が少なくとも
3個あることを特徴とする。
【0010】さらに請求項3の発明では、その表面に被
対象物を保持する移動ステージを、固定された基台に対
して移動ステージの表面と同じ平面内で2次元的に平行
移動及び回転させて、被対象物の位置決めを行うアライ
メントステージであって、前記平面内での前記平行移動
および回転を許容しつつ、前記移動ステージの表面に垂
直な方向において前記移動ステージと前記基台とを遊離
不能に結合する結合部を備え、前記結合部が、互いに直
交する2つのレールを持ち、両レールの直交状態を維持
したままいずれのレールも他方のレールに沿って摺動可
能なクロス直交ガイドを有し、このクロス直交ガイドの
一方のレールを前記基台に結合するとともに、他方のレ
ールに前記移動ステージの表面と同じ平面内で前記移動
ステージを回転可能に支持する回転軸を結合したことを
特徴とする。
【0011】また請求項4の発明では、請求項3のアラ
イメントステージにおいて、前記結合部が少なくとも3
個あることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の一つ
であるアライメントステージの平面図、図2は図1のイ
方向から見た断面図、図3は図1のウ方向から見た断面
図である。なお各図は見やすいように一部図示が破断ま
たは省略されている。特に、図1および図2では、図3
中の要素20,21,M(詳細は後述)の図示は省略さ
れている。
【0013】図において、1は本体を構成する剛性フレ
ーム等からなる基台であり、2は後述する結合部3によ
り基台1上に支持された移動ステージである。この移動
ステージ2は、基台1と面しない側に感光材料や基板等
の被対象物を保持するための保持面Sを有するプレート
部4と、このプレート部4の反保持面側に固設され、結
合部3により基台1と結合される支持部5とからなる。
なお保持面Sには図示しない吸着溝等が設けられており
被対象物を吸着保持するように構成されている。
【0014】移動ステージ2と基台1とを結合する結合
部3は、移動ステージ2を前記保持面Sの面内方向で2
次元的に回転可能に支持する回転軸6と、この回転軸6
と前記基台1とを結合するクロス直交ガイド7とからな
る。
【0015】回転軸6は、軸体8と、この軸体8を回転
可能に軸支する前記支持部5に嵌合された軸受け9とか
ら構成されている。なお軸体8は軸受け9から離脱しな
いように、その端部に軸心方向の移動を禁止する止め部
材10が設けられている。
【0016】クロス直交ガイド7は、第1レール11と
第2レール12とがレール支持体13を介して互いに直
交する方向にのみ摺動するように構成されたガイド部材
である。このクロス直交ガイド7の第1レール11は、
結合部材14を介して前記軸体8に固設されており、第
1レール12は前記基台1に固設されている。なお第1
レール11及び第2レール12は、レール支持体13に
摺動状態で結合されており、どちらのレールも摺動方向
以外には移動しないように規制されている。クロス直交
ガイド7を構成する各要素は一体化されており、Z方向
に力が加わっても各要素が分離することはない。
【0017】上記のように結合部3は構成されているの
で、移動ステージ2は基台1に対し、図2のZ方向への
移動は禁止された状態で、前記保持面Sの面内方向で2
次元的に移動可能に支持されている。すなわち、結合部
3は、XY平面内での平行移動および回転を許容しつ
つ、移動ステージ2の表面に垂直な方向Zにおいて移動
ステージ2と基台1とを遊離不能に結合していることに
なる。なお結合部3は、少なくとも3個あれば移動ステ
ージ2を無理なく支持することができる。
【0018】次に移動ステージ2の駆動に関して説明す
る。前記基台1には3つの駆動手段D1、D2、D3が
固設されている。各駆動手段D1、D2、D3は各々モ
ータM1、M2、M3を有し、このモータM1、M2、
M3の回転により作動A1、A2、A3を伸縮動作さ
せることができる。ここで作動A1、A2は前記移動
ステージ2の図1における左右両端の位置で図1のY軸
方向に伸縮するように配置されている。作動A3は前
記移動ステージ2のY軸方向の中央において図1のX軸
方向に伸縮するように配置されている。一方、前記移動
ステージ2の支持部5には、前記各作動A1、A2、
A3の頂部に設けたコロが当接するように当たり金具C
1、C2、C3が固設されている。他方、移動ステージ
2の各4辺はバネBにより基台1に結合されており、こ
れにより移動ステージ2は常時各作動A1、A2、A
3が収縮する方向に付勢されている。
【0019】上記の構成により移動ステージ2は各駆動
手段D1、D2、D3の駆動により保持面Sの面内で2
次元的に平行及び回転移動する。すなわち作動A1、
A2を同じ量だけ伸縮させることにより移動ステージ2
をY軸方向に平行移動させることができ、また作動
1、A2を各々異なる量伸縮させることによりθ方向に
回転させることができる。また作動A3を伸縮させる
ことにより移動ステージ2をX軸方向に平行移動させる
ことができる。
【0020】また図3には、露光装置に適用する場合の
アライメントテーブルの配置を示している。図において
基台1には、フォトマスクMの周辺を保持するためのフ
ォトマスク保持部20が設けられており、これによりフ
ォトマスクMが移動ステージ2上の基板SBに対して平
行に配置される。また図示しない支持手段によりアライ
メントカメラ21が移動ステージ2に対向して設けられ
ている。このアライメントカメラ21はCCD撮像素子
等で構成され、フォトマスクMを介して基板B上に形成
されたレジスターマーク等を撮像するものである。この
アライメントカメラ21により撮像されたレジスターマ
ーク像は、図示しない画像処理手段により画像処理され
て位置検出がなされるように構成されている。
【0021】
【他の実施の形態】上記実施の形態では、結合部3に予
め2つの直交するレールを持つクロス直交ガイド7を用
いたが、一方向に摺動可能なガイド手段を2つ用意し、
2つのガイド手段を互いに直交する方向に組み合わせて
相互に固定しても代用できる。また、これら2つのガイ
ド手段と回転軸との組合せ順序も変更可能であり、たと
えば基台1側に軸体8および軸受け9が存在するように
してもよい。
【0022】もっとも、コスト及び部品点数の簡素化か
ら前述のクロス直交ガイドを用いた方がより好まし
い。
【0023】さらに、図1〜図3の実施の形態では2つ
の並進(平行移動)自由度と1つの回転自由度との組合
せで所要の自由度を確保しているが、2つの回転自由度
と1つの平行自由度との組合せや、3つの回転自由度の
組合せで所要の自由度を確保することも可能である。
【0024】たとえば図4の例では、基台1上に回転自
在に軸支された軸31の頂部にレール支持体32を固定
し、このレール支持体32上をレール33が矢印Lのよ
うに摺動可能とするとともに、軸34によってレール3
3を移動ステージ2に回転自在に軸支している。この場
合、レール支持体32とレール33との連結体30は外
力によってXY平面内の任意の方向に「腕振り」をする
ことが可能であり、このようにして回転と2次元平行移
動とを実現できる。
【0025】また、図5の例では3つの回転軸支部3
6,37,38を有するリンク機構によってこの発明に
おける結合部を実現している。これらはいずれも基台1
と移動ステージ2とのZ方向の遊離は防止される。
【0026】もっとも、剛性(ガタの防止)という観点
からは、可動部におけるトルク負荷が比較的低い図1〜
図3の態様が好ましい。
【0027】このように、この発明は種々の変形での実
施が可能である。
【0028】
【発明の効果】請求項1〜請求項3の発明においては、
移動ステージの表面に平行な平面内での平行移動および
回転が許容されつつ、移動ステージの表面に垂直な方向
において移動ステージと基台とを遊離不能に結合されて
いるため、移動ステージ及び基台を垂直に設けても移動
ステージが基台からはずれることがなく安定して支持す
ることができる。
【0029】特に、請求項2および請求項4の発明では
結合部が少なくとも3個あるため、移動ステージを無理
なく支持することができる。
【0030】さらに、請求項3の発明では移動ステージ
と基台との結合にクロス直交ガイドを用いているため、
上記の効果に加えさらに装置を簡易な構造で安価に製造
することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態であるアライメントステ
ージの平面図である。
【図2】この発明の一実施形態であるアライメントステ
ージの断面図である。
【図3】この発明の一実施形態であるアライメントステ
ージの別方向からの断面図である。
【図4】この発明の変形例における結合部の概念図であ
る。
【図5】この発明の他の変形例における結合部の概念図
5ある。
【図6】従来のアライメントステージ(テーブル)の平
面図である。
【図7】従来のアライメントステージ(テーブル)の断
面図である。
【符号の説明】
1 基台 2 移動ステージ 3 結合部 6 回転軸 7 クロス直交ガイド 8 軸体 9 軸受け 11 第1レール 12 第2レール 13 レール支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G12B 5/00 G01B 5/00 G01B 21/00 B23Q 1/18 G02B 21/26 G03F 9/00 H01L 21/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その表面に被対象物を保持する移動ステ
    ージを、固定された基台に対して移動ステージの表面と
    同じ平面内で2次元的に平行移動及び回転させて、被対
    象物の位置決めを行うアライメントステージであって、 前記平面内での前記平行移動および回転を許容しつつ、
    前記移動ステージの表面に垂直な方向において前記移動
    ステージと前記基台とを遊離不能に結合する結合部、
    備え、 前記結合部が、 (a) 前記移動ステージを前記移動ステージの表面と同じ
    平面内で2次元的に回転可能に支持する回転軸と、 (b) 前記回転軸を前記移動ステージの表面と平行な第1
    の方向にのみ移動可能に支持する第1のガイド手段と、 (c) 前記第1のガイド手段を、前記移動ステージの表面
    と平行でかつ前記第1の方向と直交する第2の方向にの
    み移動可能に支持する第2のガイド手段と、を離脱不能
    に組み合わせて構成されていることを特徴とするアライ
    メントステージ。
  2. 【請求項2】 請求項1のアライメントステージにおい
    て、前記結合部が少なくとも3個あることを特徴とするアラ
    イメントステージ。
  3. 【請求項3】 その表面に被対象物を保持する移動ステ
    ージを、固定された基台に対して移動ステージの表面と
    同じ平面内で2次元的に平行移動及び回転させて、被対
    象物の位置決めを行うアライメントステージであって、 前記平面内での前記平行移動および回転を許容しつつ、
    前記移動ステージの表面に垂直な方向において前記移動
    ステージと前記基台とを遊離不能に結合する結合部、を
    備え、 前記結合部が、 互いに直交する2つのレールを持ち、両レールの直交状
    態を維持したままいずれのレールも他方のレールに沿っ
    て摺動可能なクロス直交ガイドを有し、 このクロス直交ガイドの一方のレールを前記基台に結合
    するとともに、他方のレールに前記移動ステージの表面
    と同じ平面内で前記移動ステージを回転可能に支持する
    回転軸を結合したことを特徴とするアライメントステー
    ジ。
  4. 【請求項4】 請求項3のアライメントステージにおい
    て、 前記結合部が少なくとも3個あることを特徴とするアラ
    イメントステージ。
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CN101300429B (zh) 2005-08-31 2010-07-28 Thk株式会社 引导台装置
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US10444140B1 (en) * 2019-03-18 2019-10-15 J.A. Woollam Co., Inc. Theta-theta sample positioning stage with application to sample mapping using reflectometer, spectrophotometer or ellipsometer system

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