JP3444800B2 - チルトステージ - Google Patents
チルトステージInfo
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- JP3444800B2 JP3444800B2 JP31152398A JP31152398A JP3444800B2 JP 3444800 B2 JP3444800 B2 JP 3444800B2 JP 31152398 A JP31152398 A JP 31152398A JP 31152398 A JP31152398 A JP 31152398A JP 3444800 B2 JP3444800 B2 JP 3444800B2
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- Japan
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- linear scale
- rotation
- angle
- wafer
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィゾー型干渉を
用いたウエハ平面度測定や、その干渉縞をＣＣＤカメラ
で受け、設定された微少角度をもとに画像解析すること
により、ウエハの平面度を測定するウエハ平面度検査装
置等に使用される。
用いたウエハ平面度測定や、その干渉縞をＣＣＤカメラ
で受け、設定された微少角度をもとに画像解析すること
により、ウエハの平面度を測定するウエハ平面度検査装
置等に使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のチルトステージは、図
８、図９に示すように、Ｘ、Ｙ方向の円筒面を持ち、
Ｘ、Ｙ方向独立に駆動用モータで駆動され、オープンル
ープで制御されていた。図８で1は回転駆動機構、２は
Ｙ軸回転部、３はＹ軸駆動用モータ、４はＹ軸を回転さ
せる駆動シャフト、５はＹ軸回転部２に回転力を与える
Ｙ軸動力駆動駒、６はＹ軸回転部をスライドさせるＹ軸
ローラガイド部である。また、１３はウエハステージ取
り付け板、１６はウエハを真空吸着するウエハステー
ジ、１７はウエハ、１８は制御機構、１９はウエハ面の
中心で、チルト回転中心である。図９で７はＹ軸回転部
２上にあるＸ軸ベース板、８はＸ軸回転部、９はＸ軸駆
動用モータ、１０はＸ軸を回転させる駆動シャフト、１
１はＸ軸回転部７に回転力を与えるＸ軸動力駆動駒、１
２はＸ軸回転部７をスライドさせるＸ軸ローラガイド部
である。
８、図９に示すように、Ｘ、Ｙ方向の円筒面を持ち、
Ｘ、Ｙ方向独立に駆動用モータで駆動され、オープンル
ープで制御されていた。図８で1は回転駆動機構、２は
Ｙ軸回転部、３はＹ軸駆動用モータ、４はＹ軸を回転さ
せる駆動シャフト、５はＹ軸回転部２に回転力を与える
Ｙ軸動力駆動駒、６はＹ軸回転部をスライドさせるＹ軸
ローラガイド部である。また、１３はウエハステージ取
り付け板、１６はウエハを真空吸着するウエハステー
ジ、１７はウエハ、１８は制御機構、１９はウエハ面の
中心で、チルト回転中心である。図９で７はＹ軸回転部
２上にあるＸ軸ベース板、８はＸ軸回転部、９はＸ軸駆
動用モータ、１０はＸ軸を回転させる駆動シャフト、１
１はＸ軸回転部７に回転力を与えるＸ軸動力駆動駒、１
２はＸ軸回転部７をスライドさせるＸ軸ローラガイド部
である。
【０００３】一般にこの種のステージは回転中心がウエ
ハ面の中心１９上に来るように設計されている。従って
Ｙ軸ローラガイド部６、とＸ軸ローラガイド部１２の曲
率はウエハ面の中心１９を回転中心とする曲率で形成さ
れ、Ｙ軸上にＸ軸が乗った構造となっている。
ハ面の中心１９上に来るように設計されている。従って
Ｙ軸ローラガイド部６、とＸ軸ローラガイド部１２の曲
率はウエハ面の中心１９を回転中心とする曲率で形成さ
れ、Ｙ軸上にＸ軸が乗った構造となっている。
【０００４】これを動作させるためには、制御機構１８
から、パルスを駆動用モータ３あるいは９に送り駆動用
モータを駆動させ、Ｘ、Ｙ軸の駆動シャフト４，１０を
介して、その回転力によりＸ、Ｙ軸駆動駒５，１１を移
動させて、Ｘ、Ｙ回転部２，８をローラガイド６，１２
に沿って回転させ、回転角α、βを得る構造となってい
る。また、回転角α、βの大きさは、駆動用モータ３，
９の回転数により設定され、オープンループで制御され
ている。従って、駆動用モータ３，９のパルス抜けが起
こると、回転角αあるいはβは設定値と異なる角度にな
る可能性を秘めている。パルス抜けを改善するため、駆
動用モータ３、９の軸上にエンコーダを取り付けて、パ
ルス抜けを監視する方式も採用されている。しかし、ス
テージ上の回転角駆動用モータ部では比較的精度良く設
定される構造となっていても、駆動系に幾つかの連結部
があり、その連結部、あるいはネジ部のバックラッシュ
により、駆動用モータ３、９の回転角はステージ上の正
確な回転角とはなっていないのが現状である。とくに、
０．０５度以下の精密チルトステージではオープンルー
プ制御では精度が出せないのが現状である。
から、パルスを駆動用モータ３あるいは９に送り駆動用
モータを駆動させ、Ｘ、Ｙ軸の駆動シャフト４，１０を
介して、その回転力によりＸ、Ｙ軸駆動駒５，１１を移
動させて、Ｘ、Ｙ回転部２，８をローラガイド６，１２
に沿って回転させ、回転角α、βを得る構造となってい
る。また、回転角α、βの大きさは、駆動用モータ３，
９の回転数により設定され、オープンループで制御され
ている。従って、駆動用モータ３，９のパルス抜けが起
こると、回転角αあるいはβは設定値と異なる角度にな
る可能性を秘めている。パルス抜けを改善するため、駆
動用モータ３、９の軸上にエンコーダを取り付けて、パ
ルス抜けを監視する方式も採用されている。しかし、ス
テージ上の回転角駆動用モータ部では比較的精度良く設
定される構造となっていても、駆動系に幾つかの連結部
があり、その連結部、あるいはネジ部のバックラッシュ
により、駆動用モータ３、９の回転角はステージ上の正
確な回転角とはなっていないのが現状である。とくに、
０．０５度以下の精密チルトステージではオープンルー
プ制御では精度が出せないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されており、駆動用モータ３、９の回転をネジあるい
は、歯車を介して動力を伝達し、オープンループで制御
するため、ネジや歯車のわずかな隙間の影響を受けて、
駆動用モータ３、９の動力を精度良く、ステージ上に伝
達出来ず、結果的に高精度な角度設定が出来ていない。
成されており、駆動用モータ３、９の回転をネジあるい
は、歯車を介して動力を伝達し、オープンループで制御
するため、ネジや歯車のわずかな隙間の影響を受けて、
駆動用モータ３、９の動力を精度良く、ステージ上に伝
達出来ず、結果的に高精度な角度設定が出来ていない。
【０００６】さらに、リニアスケール２１を持つ超精密
チルトステージでも、図６に示すように駆動用モータ
３、９の駆動部とリニアスケール２１等の角度測定部が
離れており、ＸＹ軸が複雑に構成されている回転駆動機
構の熱膨張とリニアスケール２１の熱膨張の差からウエ
ハステージ１６面の角度は正確には所望の角度になって
いないのが現状である。
チルトステージでも、図６に示すように駆動用モータ
３、９の駆動部とリニアスケール２１等の角度測定部が
離れており、ＸＹ軸が複雑に構成されている回転駆動機
構の熱膨張とリニアスケール２１の熱膨張の差からウエ
ハステージ１６面の角度は正確には所望の角度になって
いないのが現状である。
【０００７】この発明は、以上のような問題を解消する
ためになされたものであり、ステージ上のウエハ面を回
転中心とし、精度良く、さらに高い分解能で角度設定す
ることを目的としている。
ためになされたものであり、ステージ上のウエハ面を回
転中心とし、精度良く、さらに高い分解能で角度設定す
ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題を解消するため
に、チルトステージベース上に、ウエハ面を構成するＸ
Ｙ平面に対し、Ｘ軸、Ｙ軸まわりにそれぞれに回転する
回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定
された回転駆動機構を有し、該回転駆動機構上にウエハ
ステージ取り付け板と、その上部に該ウエハを吸着固定
するウエハステージを有する構造のチルトステージにお
いて、該チルトステージベース上にリニアスケール支持
棒によって固定され、該回転駆動機構のＸ軸、Ｙ軸まわ
りの回転角α、βの正負両方向をそれぞれ測定する角度
測定機構を有し、該回転角α、βの正負両方向の測定値
のバランスを取るように、該回転駆動機構を制御する制
御機構を有することを特徴とする。
に、チルトステージベース上に、ウエハ面を構成するＸ
Ｙ平面に対し、Ｘ軸、Ｙ軸まわりにそれぞれに回転する
回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定
された回転駆動機構を有し、該回転駆動機構上にウエハ
ステージ取り付け板と、その上部に該ウエハを吸着固定
するウエハステージを有する構造のチルトステージにお
いて、該チルトステージベース上にリニアスケール支持
棒によって固定され、該回転駆動機構のＸ軸、Ｙ軸まわ
りの回転角α、βの正負両方向をそれぞれ測定する角度
測定機構を有し、該回転角α、βの正負両方向の測定値
のバランスを取るように、該回転駆動機構を制御する制
御機構を有することを特徴とする。
【０００９】本発明において、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ回
転角α、βを与える回転機構と、その回転角をＸＹ軸２
台１組のリニアスケールで読みとり、２台のリニアスケ
ールにより平均化してウエハステージ取り付け板の角度
を計測する。このようにＸＹ軸が複雑に組み合わされて
いる回転機構の熱膨張とリニアスケールの熱膨張差を補
正できるため、精度の良い回転角α、βが得られる
転角α、βを与える回転機構と、その回転角をＸＹ軸２
台１組のリニアスケールで読みとり、２台のリニアスケ
ールにより平均化してウエハステージ取り付け板の角度
を計測する。このようにＸＹ軸が複雑に組み合わされて
いる回転機構の熱膨張とリニアスケールの熱膨張差を補
正できるため、精度の良い回転角α、βが得られる
【００１０】
【実施例１】本発明の一実施例を図１に示す。１は回転
駆動機構、２はＹ軸回転部、３はＹ軸駆動用モータ、４
はＹ軸を回転させる駆動シャフト、５はＹ軸回転部２に
回転力を与えるＹ軸動力駆動駒、６はＹ軸回転部２をス
ライドさせるＹ軸ローラガイド部、１３はウエハステー
ジ１６を取り付けるウエハステージ取り付け板、１５、
１５’はＹ１、Ｙ２リニアスケール支持棒、１６はウエ
ハステージ、１７はウエハ、１８は制御機構、１９はウ
エハ面の中心でチルト回転中心、２０はチルトステージ
ベース、２１、２１’はＹ１、Ｙ２リニアスケールであ
る。Ｘ軸方向についても、Ｘ軸ベース板７がＹ軸回転部
２上にある点を除いて同様である。Ｘ１、Ｘ２リニアス
ケール２３、２３’はＸ１、Ｘ２リニアスケール支持棒
により支持される。
駆動機構、２はＹ軸回転部、３はＹ軸駆動用モータ、４
はＹ軸を回転させる駆動シャフト、５はＹ軸回転部２に
回転力を与えるＹ軸動力駆動駒、６はＹ軸回転部２をス
ライドさせるＹ軸ローラガイド部、１３はウエハステー
ジ１６を取り付けるウエハステージ取り付け板、１５、
１５’はＹ１、Ｙ２リニアスケール支持棒、１６はウエ
ハステージ、１７はウエハ、１８は制御機構、１９はウ
エハ面の中心でチルト回転中心、２０はチルトステージ
ベース、２１、２１’はＹ１、Ｙ２リニアスケールであ
る。Ｘ軸方向についても、Ｘ軸ベース板７がＹ軸回転部
２上にある点を除いて同様である。Ｘ１、Ｘ２リニアス
ケール２３、２３’はＸ１、Ｘ２リニアスケール支持棒
により支持される。
【００１１】チルトステージベース２０上にウエハ面を
構成するＸＹ平面に対し、Ｘ、Ｙ軸それぞれに回転する
回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定
された回転駆動機構１があり、その回転駆動機構上にウ
エハステージ取り付け板１３とウエハステージ１６があ
り、そのウエハステージ１６にウエハ１７を吸着固定す
る機構となっている。ウエハステージ取り付け板１３の
角度βを直接測定するリニアスケール２１、２１’は、
チルトステージベース２０上にリニアスケール支持棒１
５、１５’によって固定されている。角度αを直接測定
するリニアスケール２３、２３’は、Ｘ軸ベース板７上
にリニアスケール支持棒によって固定されている。この
ように、リニアスケールは、Ｘ軸上に２台１組、Ｙ軸上
に２台１組設置され、ウエハステージ取り付け板１３の
回転角α、βをそれぞれ直接測定する。さらに、その測
定角度をもとに回転駆動機構１を制御する制御機構１８
があり、求める角度になるまで回転機構のＹ軸駆動用モ
ータ３あるいはＸ軸駆動用モータ９を駆動する。
構成するＸＹ平面に対し、Ｘ、Ｙ軸それぞれに回転する
回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定
された回転駆動機構１があり、その回転駆動機構上にウ
エハステージ取り付け板１３とウエハステージ１６があ
り、そのウエハステージ１６にウエハ１７を吸着固定す
る機構となっている。ウエハステージ取り付け板１３の
角度βを直接測定するリニアスケール２１、２１’は、
チルトステージベース２０上にリニアスケール支持棒１
５、１５’によって固定されている。角度αを直接測定
するリニアスケール２３、２３’は、Ｘ軸ベース板７上
にリニアスケール支持棒によって固定されている。この
ように、リニアスケールは、Ｘ軸上に２台１組、Ｙ軸上
に２台１組設置され、ウエハステージ取り付け板１３の
回転角α、βをそれぞれ直接測定する。さらに、その測
定角度をもとに回転駆動機構１を制御する制御機構１８
があり、求める角度になるまで回転機構のＹ軸駆動用モ
ータ３あるいはＸ軸駆動用モータ９を駆動する。
【００１２】これらの動作について一例としてＹ軸につ
いて述べる。回転角βを動作させる場合、制御機構１８
により設定された角度に応じてＹ軸回転用モータ３を駆
動させ、ウエハステージ１６とウエハ１７をＹ軸上に回
転させる。このとき、Ｙ１リニアスケール２１、Ｙ２リ
ニアスケール２１’により、ウエハステージ取り付け板
１３の回転角βを常時モニターしているため、測定値が
設定値となったところでＹ軸駆動用モータ３を停止させ
る。
いて述べる。回転角βを動作させる場合、制御機構１８
により設定された角度に応じてＹ軸回転用モータ３を駆
動させ、ウエハステージ１６とウエハ１７をＹ軸上に回
転させる。このとき、Ｙ１リニアスケール２１、Ｙ２リ
ニアスケール２１’により、ウエハステージ取り付け板
１３の回転角βを常時モニターしているため、測定値が
設定値となったところでＹ軸駆動用モータ３を停止させ
る。
【００１３】図２は実施例１の平面図とＸ方向、Ｙ方向
から見た図である。各リニアスケールの縮む方向をプラ
ス、伸びる方向をマイナスとし、Ｙ１リニアスケール２
１とＹ２リニアスケール２１’と回転中心１９からの距
離をＤｙ１、Ｄｙ２とすると、いま回転中心１９から等
距離に取ってあるため、Ｄｙ１＝Ｄｙ２となる。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはリニアスケールの
値Ｙ１とＹ２は双方共０またはＹ１＝Ｙ２である。い
ま、図６、図７に示すように、比較例として、リニアス
ケール２１を１個取り付けた場合を考える。高い分解能
を必要とするチルトステージでは、回転駆動機構部１と
リニアスケール支持棒１５のわずかな膨張係数差により
角度が微妙に狂う可能性がある。たとえば、第７図に示
すように、回転駆動機構部の熱膨張がΔＬとし、リニア
スケール部の熱膨張をΔｌとすると（ΔＬ−Δｌ）によ
り、リニアスケール２１の読みが０（水平）としても、
ウエハステージ部はわずかな角度を持ってしまう。
から見た図である。各リニアスケールの縮む方向をプラ
ス、伸びる方向をマイナスとし、Ｙ１リニアスケール２
１とＹ２リニアスケール２１’と回転中心１９からの距
離をＤｙ１、Ｄｙ２とすると、いま回転中心１９から等
距離に取ってあるため、Ｄｙ１＝Ｄｙ２となる。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはリニアスケールの
値Ｙ１とＹ２は双方共０またはＹ１＝Ｙ２である。い
ま、図６、図７に示すように、比較例として、リニアス
ケール２１を１個取り付けた場合を考える。高い分解能
を必要とするチルトステージでは、回転駆動機構部１と
リニアスケール支持棒１５のわずかな膨張係数差により
角度が微妙に狂う可能性がある。たとえば、第７図に示
すように、回転駆動機構部の熱膨張がΔＬとし、リニア
スケール部の熱膨張をΔｌとすると（ΔＬ−Δｌ）によ
り、リニアスケール２１の読みが０（水平）としても、
ウエハステージ部はわずかな角度を持ってしまう。
【００１４】しかし、図１に示すように、２台のリニア
スケールを用い、リニアスケールの読みをＹ１=Ｙ２と
なるように回転駆動部１のＹ軸駆動用モータ３を駆動す
れば熱膨張差による誤差を最少にできる。さらに、この
原点より微少角度を移動させる場合、原点でのＹ１及び
Ｙ２の数値を基準に＋β方向では、２台のリニアスケー
ル微少変位の読みΔＹ１とΔＹ２を、ΔＹ１＝−ΔＹ２
となるように回転駆動部のＹ軸駆動用モータ３を駆動さ
せる。このように、２台のリニアスケールの読みを平均
化して検出することにより、機構系の違いによる熱膨張
差を緩和することが可能であり、精度の高い角度設定が
できる。一方、−β方向では−ΔＹ１＝ΔＹ２となるよ
うにＹ軸駆動用モータ３を駆動させる。Ｘ方向について
も全く同様である。
スケールを用い、リニアスケールの読みをＹ１=Ｙ２と
なるように回転駆動部１のＹ軸駆動用モータ３を駆動す
れば熱膨張差による誤差を最少にできる。さらに、この
原点より微少角度を移動させる場合、原点でのＹ１及び
Ｙ２の数値を基準に＋β方向では、２台のリニアスケー
ル微少変位の読みΔＹ１とΔＹ２を、ΔＹ１＝−ΔＹ２
となるように回転駆動部のＹ軸駆動用モータ３を駆動さ
せる。このように、２台のリニアスケールの読みを平均
化して検出することにより、機構系の違いによる熱膨張
差を緩和することが可能であり、精度の高い角度設定が
できる。一方、−β方向では−ΔＹ１＝ΔＹ２となるよ
うにＹ軸駆動用モータ３を駆動させる。Ｘ方向について
も全く同様である。
【００１５】
【表１】
表１は＋α、−α、＋β、−βの各方向に回転したとき
のＹ１リニアスケール２１とＹ２リニアスケール２
１’、Ｘ１リニアスケール２３とＸ２リニアスケール２
３’の＋−符号を示したものである。これによると、＋
β方向では各リニアスケールの符号はＸ１＝０、Ｘ２＝
０、Ｙ１＝（＋）、Ｙ２＝（−）であり、−βではＸ１
＝０、Ｘ２＝０、Ｙ１＝（−）、Ｙ２＝（＋）となり符
号により各方向の角度成分を認識することができる。α
回転についても表の通りである。
のＹ１リニアスケール２１とＹ２リニアスケール２
１’、Ｘ１リニアスケール２３とＸ２リニアスケール２
３’の＋−符号を示したものである。これによると、＋
β方向では各リニアスケールの符号はＸ１＝０、Ｘ２＝
０、Ｙ１＝（＋）、Ｙ２＝（−）であり、−βではＸ１
＝０、Ｘ２＝０、Ｙ１＝（−）、Ｙ２＝（＋）となり符
号により各方向の角度成分を認識することができる。α
回転についても表の通りである。
【００１６】もちろん、説明ではＹ１リニアスケール２
１とＹ２リニアスケール２１’は回転中心１９から等距
離にあるものとして説明してきたが、距離による差を補
正すれば、等距離にある必要はない。また、補正する考
えを拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニア
スケールを設置しても同様な効果が得られる。さらに、
角度測定手段としてリニアスケールに変えてレーザ測長
器を使用しても同様な効果が得られる。
１とＹ２リニアスケール２１’は回転中心１９から等距
離にあるものとして説明してきたが、距離による差を補
正すれば、等距離にある必要はない。また、補正する考
えを拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニア
スケールを設置しても同様な効果が得られる。さらに、
角度測定手段としてリニアスケールに変えてレーザ測長
器を使用しても同様な効果が得られる。
【００１７】これまで、Ｘ方向、Ｙ方向独自の回転につ
いて述べてきたが、Ｙ１リニアスケール２１、Ｙ２リニ
アスケール２１’、Ｘ１リニアスケール２３、Ｘ２リニ
アスケール２３’の符号と数値を制御することにより、
ＸＹ方向同時駆動による任意の方向に回転しても同様な
効果が得られる。
いて述べてきたが、Ｙ１リニアスケール２１、Ｙ２リニ
アスケール２１’、Ｘ１リニアスケール２３、Ｘ２リニ
アスケール２３’の符号と数値を制御することにより、
ＸＹ方向同時駆動による任意の方向に回転しても同様な
効果が得られる。
【００１８】
【実施例２】図３は、他の実施例でＹ方向から見た場合
である。１〜６は実施例１と同様であり、１３はウエハ
ステージ１６を取り付けるウエハステージ取り付け板、
１５はＹ１リニアスケール支持棒、１５’はＹ２リニア
スケール支持棒、１６はウエハステージ、１７はウエ
ハ、１８は制御機構、１９はウエハの中心でチルト回転
中心、２０はチルトステージベース、２１はＹ１リニア
スケール、２１’はＹ２リニアスケール、２２はウエハ
面上の中心１９を中心とするＸＺ面上の回転円、１４、
１４’は回転円２２とウエハ面上との交わる点である。
である。１〜６は実施例１と同様であり、１３はウエハ
ステージ１６を取り付けるウエハステージ取り付け板、
１５はＹ１リニアスケール支持棒、１５’はＹ２リニア
スケール支持棒、１６はウエハステージ、１７はウエ
ハ、１８は制御機構、１９はウエハの中心でチルト回転
中心、２０はチルトステージベース、２１はＹ１リニア
スケール、２１’はＹ２リニアスケール、２２はウエハ
面上の中心１９を中心とするＸＺ面上の回転円、１４、
１４’は回転円２２とウエハ面上との交わる点である。
【００１９】チルトステージにおいて、構造上点１４、
１４’点に接するようにＹ１リニアスケール２１、Ｙ２
リニアスケール２１’を垂直に設置することは困難であ
る。従って、図１に示すように、Ｙ１リニアスケール２
１、Ｙ２リニアスケール２１’をウエハ面より下がった
位置に取り付けざるを得ない。この場合、Ｙ１リニアス
ケール２１、Ｙ２リニアスケール２１’の中心軸が回転
円２２の接線方向にないため、回転角が比較的大きくな
った場合、ウエハステージ取り付け板１３とＹ１リニア
スケール２１及びＹ２リニアスケール２１’の接触面で
ずれを生じ、回転誤差となる可能性がある。本実施例で
はこれを防止するため、Ｙ１リニアスケール２１とＹ２
リニアスケール２１’をウエハ面上の中心１９を中心と
する回転円２２の接線方向に傾けて設置したものであ
る。このように回転円２２の接線方向にＹ１リニアスケ
ール２１とＹ２リニアスケール２１’を配置することに
より、ウエハステージ取り付け板１３の接触面でずれを
小さくできる。回転角が光学式測定器として使用する場
合に使われる比較的大きい角度０．５度に対して、ウエ
ハステージ取り付け板１３とＹ１リニアスケール２１、
Ｙ２リニアスケール２１’の接触面で横方向のずれは
０．０２μm以下となり誤差を最少にすることができ
る。Ｘ方向についても同様である。
１４’点に接するようにＹ１リニアスケール２１、Ｙ２
リニアスケール２１’を垂直に設置することは困難であ
る。従って、図１に示すように、Ｙ１リニアスケール２
１、Ｙ２リニアスケール２１’をウエハ面より下がった
位置に取り付けざるを得ない。この場合、Ｙ１リニアス
ケール２１、Ｙ２リニアスケール２１’の中心軸が回転
円２２の接線方向にないため、回転角が比較的大きくな
った場合、ウエハステージ取り付け板１３とＹ１リニア
スケール２１及びＹ２リニアスケール２１’の接触面で
ずれを生じ、回転誤差となる可能性がある。本実施例で
はこれを防止するため、Ｙ１リニアスケール２１とＹ２
リニアスケール２１’をウエハ面上の中心１９を中心と
する回転円２２の接線方向に傾けて設置したものであ
る。このように回転円２２の接線方向にＹ１リニアスケ
ール２１とＹ２リニアスケール２１’を配置することに
より、ウエハステージ取り付け板１３の接触面でずれを
小さくできる。回転角が光学式測定器として使用する場
合に使われる比較的大きい角度０．５度に対して、ウエ
ハステージ取り付け板１３とＹ１リニアスケール２１、
Ｙ２リニアスケール２１’の接触面で横方向のずれは
０．０２μm以下となり誤差を最少にすることができ
る。Ｘ方向についても同様である。
【００２０】
【実施例３】第４図はさらに他の実施例の構成図であ
る。リニアスケールをＹ軸上に１台、Ｘ軸上に１台設
け、さらに、ＸＹそれぞれのＹ１リニアスケール（第１
のリニアスケール）２１、Ｘ１リニアスケール（第２の
リニアスケール）２３と反対側で、かつＸＹ軸から４５
度の方向に第３のＸＹリニアスケール２４を設けたもの
である。 Ｙ軸からＹ１リニアスケール２１までの距離
Ｄｙ１と、その反対側のＸＹリニアスケール２４までの
距離Ｄｙ２は等しく、Ｘ軸からＸ１リニアスケール２
１’までの距離Ｄｘ１と、その反対側のＸＹリニアスケ
ール２４までの距離Ｄｘ２も等しく取ってある。
る。リニアスケールをＹ軸上に１台、Ｘ軸上に１台設
け、さらに、ＸＹそれぞれのＹ１リニアスケール（第１
のリニアスケール）２１、Ｘ１リニアスケール（第２の
リニアスケール）２３と反対側で、かつＸＹ軸から４５
度の方向に第３のＸＹリニアスケール２４を設けたもの
である。 Ｙ軸からＹ１リニアスケール２１までの距離
Ｄｙ１と、その反対側のＸＹリニアスケール２４までの
距離Ｄｙ２は等しく、Ｘ軸からＸ１リニアスケール２
１’までの距離Ｄｘ１と、その反対側のＸＹリニアスケ
ール２４までの距離Ｄｘ２も等しく取ってある。
【００２１】実施例１と同様に、各リニアスケールの縮
む方向をプラス、伸びる方向をマイナスとする。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはＹ１リニアスケー
ル２１の値Ｙ１とＸＹリニアスケール２４の値ＸＹは双
方共０またはＹ１＝ＸＹである。いま、第７図に示すよ
うに、回転駆動機構１の熱膨張がΔＬとし、リニアスケ
ール部の熱膨張をΔｌとすると（ΔＬ−Δｌ）により、
Ｙ１リニアスケール２１の読みが０（水平）としても、
ウエハステージ部はわずかな角度を持ってしまうが、Ｙ
１＝ＸＹの条件を付加し、Ｙ１＝ＸＹとなるようにＹ軸
駆動用モータ３を駆動すれば熱膨張差による誤差を最少
にできる。さらに、この原点より微少角度を移動させる
場合、原点でのＹ１及びＸＹの数値を基準に＋β方向で
は、Ｙ１リニアスケール２１の微少変位ΔＹ１とＸＹリ
ニアスケール２４の微少変位ΔＸＹがΔＹ１＝−ΔＸＹ
となるように回転駆動部のＹ軸駆動用モータ３を駆動す
る。このように、１方向２台のリニアスケールの値を平
均化して検出することにより、機構系の違いによる熱膨
張差を緩和することが可能であり、精度の高い角度設定
ができる。一方、−β方向ではその逆となる。Ｘ方向に
ついても同様であり、本実施例ではＸＹリニアスケール
２４をＸ軸、Ｙ軸双方に共用したものである。
む方向をプラス、伸びる方向をマイナスとする。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはＹ１リニアスケー
ル２１の値Ｙ１とＸＹリニアスケール２４の値ＸＹは双
方共０またはＹ１＝ＸＹである。いま、第７図に示すよ
うに、回転駆動機構１の熱膨張がΔＬとし、リニアスケ
ール部の熱膨張をΔｌとすると（ΔＬ−Δｌ）により、
Ｙ１リニアスケール２１の読みが０（水平）としても、
ウエハステージ部はわずかな角度を持ってしまうが、Ｙ
１＝ＸＹの条件を付加し、Ｙ１＝ＸＹとなるようにＹ軸
駆動用モータ３を駆動すれば熱膨張差による誤差を最少
にできる。さらに、この原点より微少角度を移動させる
場合、原点でのＹ１及びＸＹの数値を基準に＋β方向で
は、Ｙ１リニアスケール２１の微少変位ΔＹ１とＸＹリ
ニアスケール２４の微少変位ΔＸＹがΔＹ１＝−ΔＸＹ
となるように回転駆動部のＹ軸駆動用モータ３を駆動す
る。このように、１方向２台のリニアスケールの値を平
均化して検出することにより、機構系の違いによる熱膨
張差を緩和することが可能であり、精度の高い角度設定
ができる。一方、−β方向ではその逆となる。Ｘ方向に
ついても同様であり、本実施例ではＸＹリニアスケール
２４をＸ軸、Ｙ軸双方に共用したものである。
【００２２】
【表２】
表２は＋α、−α、＋β、−βの各方向に回転したとき
のＹ１リニアスケール２１とＸ１リニアスケール２３、
ＸＹリニアスケール２４の＋−符号を示したものであ
る。これによると、＋β方向では各リニアスケールの符
号はＸ１＝０、Ｙ１＝（＋）、ＸＹ＝（−）であり、−
βではＸ１＝０、Ｙ１＝（−）、ＸＹ＝（＋）となり符
号により各方向の角度成分を認識することができる。Ｘ
方向についても同様である。
のＹ１リニアスケール２１とＸ１リニアスケール２３、
ＸＹリニアスケール２４の＋−符号を示したものであ
る。これによると、＋β方向では各リニアスケールの符
号はＸ１＝０、Ｙ１＝（＋）、ＸＹ＝（−）であり、−
βではＸ１＝０、Ｙ１＝（−）、ＸＹ＝（＋）となり符
号により各方向の角度成分を認識することができる。Ｘ
方向についても同様である。
【００２３】もちろん、説明ではＹ１リニアスケール２
１とＸＹリニアスケール２４は回転中心１９から等距離
にあるものとして説明してきたが、距離による差を補正
すれば、等距離にある必要はない。また、補正する考え
を拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニアス
ケールを設置しても同様な効果が得られる。さらに、角
度測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様な効果
が得られる。
１とＸＹリニアスケール２４は回転中心１９から等距離
にあるものとして説明してきたが、距離による差を補正
すれば、等距離にある必要はない。また、補正する考え
を拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニアス
ケールを設置しても同様な効果が得られる。さらに、角
度測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様な効果
が得られる。
【００２４】
【実施例４】第５図はさらに他の実施例の構成図であ
る。リニアスケールをＸＹ軸と４５度の線上に、回転中
心位置１９から等距離に設置したものである。図中２５
はＸＹ１リニアスケール、２６はＸＹ２リニアスケール
で回転中心１９から等距離に設置されている。
る。リニアスケールをＸＹ軸と４５度の線上に、回転中
心位置１９から等距離に設置したものである。図中２５
はＸＹ１リニアスケール、２６はＸＹ２リニアスケール
で回転中心１９から等距離に設置されている。
【００２５】実施例１と同様に、各リニアスケールの縮
む方向をプラス、伸びる方向をマイナスとする。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはリニアスケールの
値ＸＹ１とＸＹ２は双方共０またはＸＹ１＝ＸＹ２であ
る。いま、第７図に示すように、回転駆動機構１の熱膨
張がΔＬとし、リニアスケール部の熱膨張をΔｌとする
と（ΔＬ−Δｌ）により、ＸＹ１リニアスケール２５の
読みが０（水平）としても、ウエハステージ部はわずか
な角度を持ってしまうが、ＸＹ１＝ＸＹ２の条件を付加
し、ＸＹ１＝ＸＹ２まで回転駆動部のＹ軸駆動用モータ
３を駆動すれば熱膨張差による誤差を最少にできる。さ
らに、この原点より微少角度を移動させる場合、原点で
のＸＹ１及びＸＹ２の数値を基準に＋β方向では、ＸＹ
１リニアスケール２５の微少変位ΔＸＹ１とＸＹ２リニ
アスケール２６の微少変位ΔＸＹ２がΔＸＹ１＝−ΔＸ
Ｙ２となるようにＹ軸駆動用モータ３を駆動する。この
ように、リニアスケールをＸＹ軸と４５度の方向に設置
することにより、２台のリニアスケールで代用可能であ
る。表３は＋α、−α、＋β、−βの各方向に回転した
ときのＸＹ１リニアスケール２５とＸＹ２リニアスケー
ル２６の＋−符号を示したものである。これによると、
＋α方向と＋β方向、−α方向と−β方向との区別がつ
かないが、最初にＸ方向、Ｙ方向と決めて動作させれば
問題はない。もちろん、説明ではＸＹ１リニアスケール
２５とＸＹ２リニアスケール２６は回転中心１９から等
距離にあるものとして説明してきたが、距離による差を
補正すれば、等距離にある必要はない。また、補正する
考えを拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニ
アスケールを設置しても同様な効果が得られる。さら
に、角度測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様
な効果が得られる。
む方向をプラス、伸びる方向をマイナスとする。Ｙ方向
から見た場合、回転角βが０のときはリニアスケールの
値ＸＹ１とＸＹ２は双方共０またはＸＹ１＝ＸＹ２であ
る。いま、第７図に示すように、回転駆動機構１の熱膨
張がΔＬとし、リニアスケール部の熱膨張をΔｌとする
と（ΔＬ−Δｌ）により、ＸＹ１リニアスケール２５の
読みが０（水平）としても、ウエハステージ部はわずか
な角度を持ってしまうが、ＸＹ１＝ＸＹ２の条件を付加
し、ＸＹ１＝ＸＹ２まで回転駆動部のＹ軸駆動用モータ
３を駆動すれば熱膨張差による誤差を最少にできる。さ
らに、この原点より微少角度を移動させる場合、原点で
のＸＹ１及びＸＹ２の数値を基準に＋β方向では、ＸＹ
１リニアスケール２５の微少変位ΔＸＹ１とＸＹ２リニ
アスケール２６の微少変位ΔＸＹ２がΔＸＹ１＝−ΔＸ
Ｙ２となるようにＹ軸駆動用モータ３を駆動する。この
ように、リニアスケールをＸＹ軸と４５度の方向に設置
することにより、２台のリニアスケールで代用可能であ
る。表３は＋α、−α、＋β、−βの各方向に回転した
ときのＸＹ１リニアスケール２５とＸＹ２リニアスケー
ル２６の＋−符号を示したものである。これによると、
＋α方向と＋β方向、−α方向と−β方向との区別がつ
かないが、最初にＸ方向、Ｙ方向と決めて動作させれば
問題はない。もちろん、説明ではＸＹ１リニアスケール
２５とＸＹ２リニアスケール２６は回転中心１９から等
距離にあるものとして説明してきたが、距離による差を
補正すれば、等距離にある必要はない。また、補正する
考えを拡張すれば、角度測定が可能な任意の位置にリニ
アスケールを設置しても同様な効果が得られる。さら
に、角度測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様
な効果が得られる。
【表３】
【００２６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明に係るチ
ルトステージは回転角を高精度高分解能のリニアスケー
ルによって常時測定しながら、モータ駆動で回転角を設
定するクローズドループ構造となっており、さらに、Ｘ
Ｙ各軸のウエハステージ取り付け板１３の回転角を２台
１組のリニアスケールで測定するため、回転機構部の熱
膨張とリニアスケール等のセンサー部との熱膨張差を補
正することが可能であり、高い精度で回転角を得ること
ができる。
ルトステージは回転角を高精度高分解能のリニアスケー
ルによって常時測定しながら、モータ駆動で回転角を設
定するクローズドループ構造となっており、さらに、Ｘ
Ｙ各軸のウエハステージ取り付け板１３の回転角を２台
１組のリニアスケールで測定するため、回転機構部の熱
膨張とリニアスケール等のセンサー部との熱膨張差を補
正することが可能であり、高い精度で回転角を得ること
ができる。
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】実施例１の平面図とＸ方向、Ｙ方向から見た図
である。
である。
【図３】本発明の実施例２の構成図である。
【図４】本発明の実施例３の構成図である。
【図５】本発明の実施例４の構成図である。
【図６】チルトステージの比較例の構成図である。
【図７】比較例の熱膨張による誤差を説明するための図
である。
である。
【図８】従来技術によるチルトステージの一例の構成図
である。
である。
【図９】従来技術によるチルトステージの一例のＹ方向
から見た図とＸ方向から見た図である。
から見た図とＸ方向から見た図である。
１ 回転駆動機構
２ Ｙ軸回転部
３ Ｙ軸駆動用モータ
４ Ｙ軸を回転させる駆動シャフト
５ Ｙ軸回転部に回転力を与えるＹ軸動力駆動駒
６ Ｙ軸回転部をスライドさせるＹ軸ローラガイド部
７ Ｙ軸回転部上にあるＸ軸ベース板
８ Ｘ軸回転部
９ Ｘ軸駆動用モータ
１０ Ｘ軸を回転させる駆動シャフト
１１ Ｘ軸回転部に回転力を与えるＸ軸動力駆動駒
１２ Ｘ軸回転部をスライドさせるＸ軸ローラガイド部
１３ ウエハステージを取り付けるウエハステージ取り
付け板 １４、１４’ 回転円２２とウエハ面上との交わる点 １５ Ｙ１リニアスケール支持棒 １５’ Ｙ２リニアスケール支持棒 １６ ウエハステージ １７ ウエハ １８ 制御機構 １９ ウエハ面上の中心でチルト回転中心 ２０ チルトステージベース ２１ Ｙ１リニアスケール ２１’ Ｙ２リニアスケール ２２ ウエハ面上の中心１９を中心とするＹ軸回転円 ２３ Ｘ１リニアスケール ２４ ＸＹリニアスケール ２５ ＸＹ軸から４５度の方向に設けたＸＹ１リニアス
ケール ２６ ＸＹ軸から４５度の方向に設けたＸＹ２リニアス
ケール
付け板 １４、１４’ 回転円２２とウエハ面上との交わる点 １５ Ｙ１リニアスケール支持棒 １５’ Ｙ２リニアスケール支持棒 １６ ウエハステージ １７ ウエハ １８ 制御機構 １９ ウエハ面上の中心でチルト回転中心 ２０ チルトステージベース ２１ Ｙ１リニアスケール ２１’ Ｙ２リニアスケール ２２ ウエハ面上の中心１９を中心とするＹ軸回転円 ２３ Ｘ１リニアスケール ２４ ＸＹリニアスケール ２５ ＸＹ軸から４５度の方向に設けたＸＹ１リニアス
ケール ２６ ＸＹ軸から４５度の方向に設けたＸＹ２リニアス
ケール
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｇ１２Ｂ 5/00 Ａ
Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 9/00
G12B 5/00
G01B 5/28
G01B 7/34
G01B 11/30
G01B 21/30
Claims (3)
- 【請求項１】チルトステージベース上に、ウエハ面を構
成するＸＹ平面に対し、Ｘ軸、Ｙ軸まわりにそれぞれに
回転する回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるよ
うに設定された回転駆動機構を有し、該回転駆動機構上
にウエハステージ取り付け板と、その上部に該ウエハを
吸着固定するウエハステージを有する構造のチルトステ
ージにおいて、該チルトステージベース上にリニアスケ
ール支持棒によって固定され、該回転駆動機構のＸ軸、
Ｙ軸まわりの回転角α、βの正負両方向をそれぞれ測定
する角度測定機構を有し、該回転角α、βの正負両方向
の測定値のバランスを取るように、該回転駆動機構を制
御する制御機構を有することを特徴とするチルトステー
ジ。 - 【請求項２】該角度測定機構が、該回転中心に対してＸ
軸上に対称に配置された２台１組の該回転角αの正負両
方向それぞれ直接測定するリニアスケールあるいはレー
ザ測長器、及び該回転中心に対してＹ軸上に対称に配置
された２台１組の該回転角βの正負両方向それぞれ直接
測定するリニアスケールあるいはレーザ測長器からなる
ことを特徴とする請求項１記載のチルトステージ。 - 【請求項３】該角度測定機構が、該回転中心に対してＸ
軸上に配置された第１のリニアスケール及び該回転中心
に対してＹ軸上に配置された第２のリニアスケール及び
該回転中心に対してＸ軸、Ｙ軸から４５度の方向で、Ｙ
軸に対し第１のリニアスケールと反対側で等距離に、Ｘ
軸に対し第２のリニアスケールと反対側で等距離に配置
された第３のリニアスケールからなることを特徴とする
請求項１記載のチルトステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31152398A JP3444800B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | チルトステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31152398A JP3444800B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | チルトステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138154A JP2000138154A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3444800B2 true JP3444800B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=18018272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31152398A Expired - Fee Related JP3444800B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | チルトステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444800B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110906135A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-24 | 湖南沃峰智能科技有限公司 | 一种便于调节的测量仪器支撑底座 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5287266B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2013-09-11 | 株式会社ニコン | 測定装置 |
| JP5403524B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2014-01-29 | レーザーテック株式会社 | 電池用電極材の厚さ測定装置、及び厚さ測定方法 |
| DE102012214299A1 (de) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Kipp- und/oder Zentriertisch für eine Messmaschine zur Einstellung einer Lage- und/oder Winkelposition eines Messobjektes in einem Messraum |
| CN104634268B (zh) * | 2015-01-23 | 2017-05-24 | 苏州市职业大学 | 一种用于不同刚度材料微小切向应变的高精度测量机构 |
| CN110749294B (zh) * | 2019-09-26 | 2021-03-23 | 中融国城建设有限公司 | 一种高效率工程勘测用平整度检测装置 |
-
1998
- 1998-11-02 JP JP31152398A patent/JP3444800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110906135A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-24 | 湖南沃峰智能科技有限公司 | 一种便于调节的测量仪器支撑底座 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000138154A (ja) | 2000-05-16 |
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