JPH02108913A

JPH02108913A - スケール

Info

Publication number: JPH02108913A
Application number: JP26312488A
Authority: JP
Inventors: Keisho Yamamoto; 山本　恵章; Hiroshi Kawada; 河田　宏
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-04-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は半導体製造装置、超精密加工装置、等に用いら
れる超精密位置決め用に開発されたスケールに関する。

（ロ）　従来の技術従来のスケールは、マグネットの硼素であるＮ極、Ｓｉ
の変化を磁気ヘッドにより検出するもの、あるいは、精
密に形成された金属薄膜の凸凹を反射光の回折と干渉に
より光学的に検知するもので、せいぜい光の波長の１ｏ
分の１程度の分解能しか得られない。

半導体とりわけＶＬＳ　Ｉの集積度は１００メガトピッＶにむかっており、その線幅も０．１　　ミクロン
を割ろうとしている。そのためのパターン形成技術の位
置決め精度は０．０１ミクロン、あるいは、０．００１
ミクロンになり、従来のリニアスケールの分解能を１０
０倍以上、高精度化しなければなならない。

すなわち、全く新しい位置決め用のスケールの開発が、
最先端技術の各分野で、待望されている。

（ハ）　発明が解決しようとした課題本発明は従来不可能とされていた、０．００１ミクロン
の位置決めを実現することを技術課題としている。

（ニ）課題を解決するための手段本発明はこのような点に鑑みて為されたものであり、直
動機構や回転機構等の移動機構と、これ等の移動機構の
移動部一面の移動方向に沿って形成された単結晶部材と
、この移動部外に上記単結晶部材と対向するように設け
られ、この単結晶部材の結晶格子を観測して移動部の移
動量を検出する検出手段と、を有している。

（ホ）作用単結晶の格子間隔を基準にして分解能の高いスケールの
調整が行われる。

（へ）　実施例第１図は本発明スケールの一実施例であって、（１）は
同図で示すＸ軸方向に直動する直動部（５）Ｌユタングステン等の材料で形成された先細形状の探針を示
し、走査型トンネル電流類Ｖ＆鏡用のものが使用され、
先端部の曲率半径が０．１μｍ以上になるよう成形され
ている。また、この探針（３）は上記単結晶部材（２）
から１＋ｍ程度に近ずけられていて、この単結晶部材（
２）の表面に対し垂直な方向（Ｚ軸方向）にピエゾ素子
から成る２軸駆動機構（４）により微動させられる。（
６）は上記単結晶部材（２）及び探針（３）間に電圧を
印加する電圧印加手段、（７）は上記単結晶部材（２）
と探針（３）間に流れるトンネル電流を計測し、電圧値
に変換する電流−電圧変換器であり、その出力は増幅器
（８）、対数変換器（９）を介して比較器（１０）に与
えられる。この比較器（１０）は標準電源（１１）から
与えられる基準電圧と上記対数変換器（９）からの出力
を比較し、”Ｈ”Ｌ”信号を出力する。（１２）はこの
比較器（１０）の出力を積分する積分器を示し、その出
力は精密電源（１３）から与える電圧と加算器（１４）
で加算されて増幅器（１５）へ与えられる。

この増幅器（１５）からの電圧によりピエゾ素子から成
るＺ軸駆動機構（４）が動作されて単結晶部材（２）と
探針（３）との間に流れる電流が一定になれように探針
（３）が微動される。（１６）は上記Ｘ戟精密直動ｖ１
楕を駆動するためのＸ軸駆動回路、（１７）は上記積分
器（１２）出力をモニターする画像モニター、（１８）
は上記積分器（１２）出力のピークをカウントして、記
憶するウェーブメモリ、（１９）は上記Ｘ軸駆動回路（
１６）を制御してＸ軸精密直動機構（１）の直動部（５
）の移動を行わしめるマイクロコンピュータを示し上記
ウェーブメモリ（１８）でのピークのカウント数に単結
晶部材（２）の結晶格子間距雛を乗算して上記直動部（
５）の移動量を算出する。このようなスケールにおいて
はマイクロコンピュータ（１９）からＸ軸駆動回路（１
６）及びウェーブメモリ（１８）に直動部（５）の直動
方向を指示すると、Ｘ軸駆動回路（１６）は直動部（５
）を所定の方向へ移動させる。これにより単結晶部材（
２）と探針（３）間に流れるトンネル電流が変化する。

これは探針（３）先端に単結晶の格子点が対向する位置
では多く、それ以外のところでは少い。こうした変化を
補正するための積分器（１２）からの出力は第２図のよ
うに、探針（３）が格子点に位置するところでは高くな
る。ウェーブメモリ（１８）はこのピークの数をカウン
ト保持する。ここで、ピーク数を十カウントするか一カ
ウントするかは上記マイクロコンピュータ（１９）から
指示される直動方向によって切り換えられる。マイクロ
コンピュータ（１９）はこのウェーブメモリ（１８）内
のカウント数に、単結晶部材（２）の格子間距雛を乗算
することで直動部の移動量及び移動位置が算出される。

第３図は本発明スケールの他の実施例を示すブロック図
であって、第１図と同一部分には同一符号を付している
。同図においては、Ｘ軸直動機楕（１）の代わりにＸ軸
に対して回転可能に設けられた円筒形の回転部（５′）
を有したＸ軸精密回転機ｍ（１’）を設けた点である。

また、単結晶部材（２′）は探針（３）と対向する回転
部（５°）周囲に形成されている。

こうした構成では回転部（５゛）の回転量に応じたカウ
ント数がウェーブメモリ（１８）に保持される。マイク
ロコンピュータ（１９）でこのカウント数を格子点距雛
で乗算し、回転部（５′）の直径と円周率πで除算する
ことで回転角が求まる。

（ト）発明の効果以上述べた如く本発明スケールは単結晶の格子間隔を基
準にして移動部の移動位置や移動量を検出しているので
、オングストローム単位の分解能の高い位置調整が行わ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明スケールの一実施例ブロック図、第２図
は動作を説明するための説明図、第３図本発明スケール
の他の実施例ブロック図である。（１）・・・Ｘ軸精密
直動機構、（１゛）・・・Ｘ軸精密回転ｉ楕、（２Ｎ２
’）・・・単結晶部材、（３）・・・探針、（４）・・
・Ｚ細微動機構、（５）・・・直動部、（５′）・・・
回転部、（ｌＯ）・・・比較器、（１２）・・・積分器
、（１３）・・・精密電源、（１６）・・・Ｘ軸駆動機
構、（１８）・・・ウェーブメモリ、（１９）・・・マ
イクロコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】１）直動機構と、この直動機構の直動部一面の直動方向
に沿って形成された単結晶部材と、この直動部外に上記
単結晶部材と対向するように設けられ、この単結晶部材
の結晶格子を観測して直動部の移動量を検出する検出手
段と、を有して成るスケール。２）回転機構と、この回転機構の回転部一面の回転方向
に沿って形成された単結晶部材と、この回転部外に上記
単結晶部材と対向するように設けられ、この単結晶部材
の結晶格子を観測して回転部の回転量を検出する検出手
段と、を有して成るスケール。３）上記検出手段は単結晶部材と対向する探針と、この
探針及び単結晶部材間に電圧を印加する電圧印加手段と
、上記単結晶部材と探針間に流れるトンネル電流を検知
する電流検知手段と、から成り、この電流検知手段での
トンネル電流検知状態に基いて単結晶部材の格子を検知
することを特徴とした特許請求の範囲第１項又は第２項
記載のスケール。