JPH0240593A - あおりステージ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はあおりステージ、特にＸ線露光装置のマスクス
テージやウェハステージに適用可能な薄型、高分解能、
高剛性のあおりステージに関する。

〔技術環境〕

近年の半導体製造用露光装置は高精度化する傾向にある
。特にＸ線露光装置は、マスクとウェハを１０μｍ〜５
０μｍの微小なギャップを介して平行に保持し、位置合
わせマークを用いて０．１μｍ以下の微小位置合わせを
行って、０．５μｍ以下の微細パタンを転写するもので
あり、最近特に注目されている。

Ｘ線マスクを保持するマスクステージやウェハを保持す
るウェハステージには、マスクとウェハの平行だしをす
るために薄型で、かつ高分解能。

高剛性のあおりステージが必要となっている。

〔従来の技術〕

従来の技術としては、例えば特開昭６１−９０４３２０
の従来例に示されているあおりステージがある。

この従来のあおりステージについて図面を参照して説明
する。

第５図は従来のあおりステージを備えたＸ線露光装置の
マスクステージを示す平面図、第６図は第５図の正断面
図である。

従来のあおりステージは、中空円柱状のステージベース
１１４と、ステージベース１１４の内側に外周を固定さ
れた中空円板バネ１１５と、中空円板バネ１１５の内周
に固定されたマスクチャック取付枠１１３と、マスクチ
ャック取付枠１１３に保持されたマスクチャック１０２
と、マスクチャック取付枠１１３の上面に等角度配置し
たアマチャ１０９〜１１２と、アマチャ１０９〜１１２
に対向し、ステージベース１１４に取付けられた電磁石
１０５〜１０８とを含んで構成される。

電磁石１０５に正の電流、電磁石１０７に負の電流を流
すと、電磁石１０５とアマチャ１０９には吸引力、電磁
石１０７とアマチャ１１１には反発力が発生し、中空円
板バネの拘束力とつり合った姿勢、つまりアマチャ１１
１が取付いているマスクチャック取付枠１１３は矢印Ｆ
方向にあおり変位する。さらに電磁石１０５〜１０８に
同じ大きさの電流を流すことによって２方向に変位させ
ることかできる。

したがってマスクチャック取付枠１３にマスクチャック
１０２を・介して保持されたマスク１１をウェハ１２に
対して平行でかつ所定のギャップ量に位置決めすること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のあおりステージはマスク１１にあおり変
位および、Ｚ方向変位を与える場合、中空円板バネ１１
５外周と内周をそれぞれステージベース１１４とマスク
チャック取付枠１１３に固定されているので複雑な変形
をして、電磁石１０５〜１０８に流す電流を複雑に制御
しなければならず、ウェハ１２とマスク１１を平行に位
置合わせするのに多くの時間を要する。

またＸ線露光装置の場合、特開昭６０−２０１３４４な
どに記載されるように、マスク１１とウェハ１２の位置
ズレ検出装置をマスク３の上面でかつ露光領域の近傍に
配置する必要があり、薄型構造でなければならないが、
電磁石を設けると、薄型に構成しにくいという欠点があ
った。

さらに、電磁石が発生しうる力は小さいので安定したあ
おり変位を得るために中空円板バネにスリットを設けた
り、特開昭６１−９０４３２に記載されるように柱状の
弾性部材を用いる手段もあるが、電磁石で発生する力が
小さいためバネ定数を小さくしなければならすあおりス
テージ全体の剛性を高くできないので振動に対して弱い
という欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のあおりステージは、２個のヒンジによって先端
部と中間部と支持部にわかれており放射状に配置した３
個の片持ち梁と、該片持ち梁の３個の先端部に固定した
３個の円柱ヒンジと、該円柱ヒンジに固定したあおりプ
レートと、前記片持ち梁の支持部にそれぞれ固定した３
個のピエゾ素子と、１個のヒンジで分離され一端を前記
ピエゾ素子の可動面に固定し他端を前記片持ち梁の中間
部に固定した３個の連結部とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の原理を示す断面図である。

第１図に示すあおりステージは、ヒンジ１，２によって
形成された支持部３と中間部４と先端部５をもった片持
ち梁６と、片持ち梁６の先端部５に固定した円柱ヒンズ
７と、円柱ヒンジ７に固定したあおりプレート８と片持
ち梁６の支持部３に固定しなピエゾ素子つと、ピエゾ素
子９の可動部に取りついていてヒンジ１０を介して片持
ち梁６の中間部４に固定した連結部１０とを含んで構成
されている。

次に図面を参照して動作原理を説明していく。

ピエゾ素子９に電圧をかけると直進変位Ｓを発生し、片
持ち梁６の支持部３と、ヒンジ１と、中間部４と、連結
部１１のヒンジ１０とで構成するリンク機構によってヒ
ンジ１を回転中心とする角度変位ｔに変換される。

中間部４はヒンジ２を介して先端部５に伝達し、円柱ヒ
ンジ７を介してあおりプレート８にあおり変位を発生す
ることができる。

ヒンジ１とヒンジ２のピ巨離を　、ヒンジ１とヒンジ１
０の距離をｍとすると、ピエゾ素子９の変位Ｓは　７ｍ
倍されて角度変位ｔに変換される。

第２図は、本発明によるあおりステージを崗えたＸ線露
光装置のマスクステージを示す分解斜視図である。

第２図に示すあおりステージは、第１図に原理を示した
片持ち梁６を円周上に配置し、３個の片持ち梁６ａ、６
ｂ、６ｃの支持部３′を一体で形成し、片持ち梁６ａ、
６ｂ、６ｃの先端部５ａ５ｂ、５ｃに円柱ヒンジ７ａ、
７ｂ、７ｃが固定され、円柱ヒンジ７ａ、７ｂ、７ｃの
上部にマスクチャック（あおりプレート）８′が固定さ
れている。Ｘ線露光装置用マスクステージの場合Ｘ線エ
リアを逃げるために、支持部３′とマスクチャック（あ
おりプレート）８′には穴が設けられている。

中空円板状の支持部３′と一体構造で作られこの支持部
３′の中心軸Ｚに対して対称な位置に配置した３個の片
持ち梁６ａ、６ｂ、６ｃには各２個のヒンジｌａ、２ａ
、ｌｂ、２ｂ、ｌｃ、２ｃを備え、中間部４ａ、４ｂ、
４ｃと先端部５ａ。

５ｂ、５ｃとに分離されている。そして、先端部５ａ　
　５ｂ、５ｃには円柱ヒンジ７ａ、７ｂ、７Ｃが固定さ
れている。

又、３個の連結部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃは、ヒンジ９
ａ、９ｂ、９ｃを備えて片持ち梁６ａ６ｂ、６ｃの中間
部４ａ、４ｂ　　４ｃに固定され、支持部３′と連結部
１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃに両端を支持されたピエゾ素子
９ａ、９ｂ、９ｃが配置されている。マスクチャック（
あおりプレート）８′には、マスク１２を吸着保持する
真空溝が備えられ、片持ち梁６ａ、６ｂ、６ｃの先端部
５ａ。

５ｂ、５ｃに円柱ヒンジ７ａ、７ｂ、７ｃを介して固定
されている。

次に図面を参照しながら順に動作を説明する。

第３図は第２図に示すあおりステージの正断面図、第４
図は第３図を動作させた場合の動作説明図である。

ピエゾ素子９ａに電圧をかけると直進変位Ｓを発生し、
ピエゾ素子９ａは支持部３′と連結部１１ａに固定され
ているので変位Ｓは確実にヒンジ１０ａを介して片持ち
梁６ａの中間部４ａに伝達される。ここで中間部４ａは
支持部３′にヒンジ１ａを介して支持されているので第
１図の原理で示すようにリンク機構によってヒンジ１ａ
を中心に図に示す角度変位ｔを発生する。

マスクチャック（あおりプレート）８′は片持ち梁６ａ
、６ｂ、６ｃの先端部５ａ、５ｂ、５ｃに円柱ヒンジ７
ａ、７ｂ、７ｃを介して支持されているので中間部４ａ
の角度変位ｔによってヒンジ２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞ
れ微小回転し、マスクチャック（あおりプレート）８′
は、先端部５ａ、５ｂ、５ｃと円柱ヒンジ７ａ、７ｂ、
７ｃによって角度自在に連結されているので干渉変位を
うけずに各軸独立したあおり変位θを得ることができる
のでマスクチャック（あおりプレート）８′に吸着され
たマスク１２をウェハ１３と容易に平行に位置決めする
ことができる。

さらにピエゾ素子９ａ、９ｂ、９ｃに同電圧を加えるこ
とにより同様に２方向の変位だけを得ることができるの
で、マスク１２とウェハ１３のギャップを所定の大きさ
に位置決めすることができる。

ピエゾ素子９ａ、９ｂ、９ｃのストロークは、１５μｍ
程度で、あおりステージに必要なストロークは５０μｍ
程度であるのでヒンジ間の距離は５０／　１０　＝　Ｉ
／ｍを満たすような寸法である。

ピエゾ素子は１００Ｖ程度の低電圧で駆動できるｆ［タ
イプであるため、小型で大応力を発生でき、又発熱もほ
とんど無視できることからマスクチャック（あおりプレ
ート）８′から片持ち梁６ａ、６ｂ、６ｃのすべてを高
剛性の弾性体で形成できる。

また、支持部３′と３個の片持ち梁６ａ、６ｂ。

６Ｃを一体で形成できるのでヒンジ部の寸法精度を管理
し易く、３個のあおりに対するバネ定数を均一に形成で
きる。

〔発明の効果〕

本発明のあおりステージは、あおりプレートを支持する
ために中空円板や柱状弾性バネの代わりに、ベースプレ
ートを一体で形成した片持ち弾性体を設けることにより
、締結部がなく、寸法精度よく形成できるため、すべり
やガタがなく高剛性に支持できる。また、片持ち弾性体
とあおりプレートの間に回転自在な円柱ヒンジを設ける
ことにより、３軸の片持ち弾性体の変位による干渉変位
がなくなるため、あおりステージの制御が容易になる。

また、電磁石の代わりにピエゾ素子を設けることにより
、発熱が小さく、大応力と微小変位を発生できるので、
高分解能で高精度のあおり変位を得られる。さらにピエ
ゾ素子を放射状に配置することにより、薄形構造にでき
るため、ｘＢ露光装置のマスクステージやウェハステー
ジを小型にできるという効果がある。

第２図は本発明のあおりステージの一実施例を示す分解
斜視図、第３図は第２図の正断面図、第４図は第３図を
動作させた場合の動作説明図、第５図は従来の一例を示
す平面図、第６図は第５図の正断面図である。

１．２．１０−・・ヒンジ、ｌａ、２ａ、　　１０ａ−
ヒンジ、ｌｂ、２ｂ、１０ｂ・・・ヒンジ、ＩＣ１２ｃ
、１０ｃ・・・ヒンジ、３，３′・・・支持部、４．４
ａ、４ｂ、４ｃｍ・−中間部、５．５ａ、５ｂ、５ｃ・
・・先端部、６．６ａ、６ｂ、６ｃｍ＝片持ち梁、７゜
７ａ、７ｂ、７ｃ・・・円柱ヒンジ、８・・・あおりプ
レート、８′・・・マスクチャック、９．９ａ、９ｂ。

９ｃ・・・ピエゾ素子、１１・・・連結部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個のヒンジによって先端部と中間部と支持部にわかれ
   ており放射状に配置した３個の片持ち梁と、該片持ち梁
   の３個の先端部に固定した３個の円柱ヒンジと、該円柱
   ヒンジに固定したあおりプレートと、前記片持ち梁の支
   持部にそれぞれ固定した３個のピエゾ素子と、１個のヒ
   ンジで分離され一端を前記ピエゾ素子の可動面に固定し
   他端を前記片持ち梁の中間部に固定した３個の連結部と
   を含むことを特徴とするあおりステージ。