JPH057726B2 - - Google Patents
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- JPH057726B2 JPH057726B2 JP58215979A JP21597983A JPH057726B2 JP H057726 B2 JPH057726 B2 JP H057726B2 JP 58215979 A JP58215979 A JP 58215979A JP 21597983 A JP21597983 A JP 21597983A JP H057726 B2 JPH057726 B2 JP H057726B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
- G03F9/7053—Non-optical, e.g. mechanical, capacitive, using an electron beam, acoustic or thermal waves
- G03F9/7057—Gas flow, e.g. for focusing, leveling or gap setting
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
〔技術分野〕
本発明は圧電素子の駆動回路に関し、特に圧電
素子の伸縮を利用して精密な位置決めを実現する
ための装置において、圧電素子の変化量を正確に
制御するための装置に関する。この様な位置決め
を必要とする装置としては検査装置、精密な測定
装置、半導体パターン焼付装置などがある。 〔従来技術〕 半導体回路素子はその構成パターンの最小寸法
が微細化しており、このため投影焼付装置におい
ても高い分解能が必要とされる。高い分解能を得
るためには、結像光学系のマスク位置およびウエ
ハー位置はその焦点位置に正確に位置決めされな
ければならない。 従来この種の装置の焦点合わせ方法は、背面矯
正能力のある超平面プレート（ウエハーチヤツ
ク）により平面矯正されたウエハーの上面を、所
定位置にある参照面（ウエハーデイスク）の３箇
所のツメに突き当てて停止させることにより行つ
ていた。その為、ウエハー面上に塗布されている
粘着性のあるレジストが参照面（ウエハーデイス
ク）のツメに付着され、数多くのウエハーを処理
した場合レジスト付着により焦点ボケの大きな原
因となつていた。またウエハーに突き当つている
参照面の３個所のツメ部分はフオトマスク像が投
影されず、半導体素子の収益率が減小する大きな
要因であつた。 このため、近年では、ウエハーの位置を非接触
で検出し、この検出結果に基づいてウエハーを圧
電素子等で移動して、ウエハーを所定の位置に設
定するような装置が、例えば特開昭52−108776号
公報や、特開昭58−122541号公報等で提案される
ようになつている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の装置は、一般
的に、圧電素子に直流電圧を印加し、この直流電
圧の電位を変化させることにより圧電素子の変位
量を制御しているものであるため、駆動電圧とし
て高電圧が必要な圧電素子を制御する際には電圧
の立上がりや立下がりに起因する時間遅れが大き
くなり、圧電素子によるウエハーの移動を正確に
且つ高速に行なうことが困難という問題があつ
た。 本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、圧電素子による駆動を正確に且
つ高速に行なうことを可能にする電歪素子制御装
置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明の電歪素
子制御装置は、圧電素子と、前記圧電素子の駆動
量を示す設定駆動値を予め設定するための設定手
段と、前記圧電素子の変化に応じた駆動量を検出
する検出器と、前記圧電素子の充放電切換え用の
スイツチング素子と、前記圧電素子の充放電を繰
返すために前記スイツチング素子のオン／オフを
パルス幅変調回路からのパルス信号のパルス幅に
応じて制御する第１制御回路と、前記検出器から
の検出値と前記設定駆動値との差に応じて前記パ
ルス幅変調回路からのパルス信号のパルス幅を変
調する第２制御回路を有する。 また、より好ましくは、前記第１制御回路を高
電圧制御回路とし、前記第２制御回路を前記パル
ス幅変調回路を含む低電圧制御回路とし、更に
は、前記パルス幅変調回路からのパルス信号がフ
オトカプラーを介して前記第１制御回路に伝達さ
れている。 ［作用］ 圧電素子の充放電用切換えを行なうスイツチン
グ素子をパルス幅変調回路のパルス信号のパルス
幅に応じてオン／オフさせる第１制御回路と、圧
電素子の変化に応じた検出値と設定駆動値との差
に応じてパルス幅変調回路のパルス信号のパルス
幅を変調する第２制御回路とによつて圧電素子の
変位量が制御される。 圧電素子の駆動電圧は高電圧のものであるが、
上記のように圧電素子の充放電をスイツチング素
子をオン／オフさせることにより、実際に制御す
る第１制御回路と該第１制御回路の充放電のタイ
ミングを制御する第２制御回路とに分けられてい
るので、第１制御回路を高電圧側とし、第２制御
回路を低電圧側とすることができる。これによ
り、圧電素子には高電圧がパルス状に印加される
ため、電圧の立上がりや立下がり等に起因する時
間遅れが減少する。 また、第２制御回路は圧電素子の変化に応じた
検出値と設定駆動値との差に応じてパルス幅変調
回路のパルス信号のパルス幅を変調するものであ
る。このため、位置検出を行なう際に、設定駆動
値を所定の値に設定することにより、圧電素子の
初期の変位量を自由に設定することができ、例え
ば最大変位量の1/2に圧電素子を設定することが
できるので、この後の調整を迅速に行なうことが
可能となる。 〔実施例〕 第４図以降で本発明実施例の駆動回路を説明す
るが、ここではまず本発明の実施例に係る縮小投
影装置の外観を描いた第１図で全体の構成を説明
する。１０は光源１０ａが発したマスク照明光を
収束させるための照明光学系であり、１は集積回
路パターンを具えたマスクである。２はマスクチ
ヤツクで１のマスクを保持している。３は縮小投
影レンズ、４は感光層を具えるウエハー、５はウ
エハーステージである。ウエハーステージ５はウ
エハー４を縮小投影レンズ３の光軸に対して直角
な平面XY面を移動することが出来る。ウエハー
ステージ５にはウエハー４を縮小投影レンズの光
軸方向（Ｚ方向）に移動させる不図示のウエハー
Ｚユニツトが載つている。 第２図に縮小投影レンズ３とウエハーＺユニツ
トの配置を示す断面図を示す。３は縮小投影レン
ズ、４は投影像が映されるウエハー、２０はウエ
ハーチヤツクでウエハー４を保持する。２３はピ
エゾ素子であり、その一端がウエハーチヤツク２
０、他端がピエゾ素子２３の容器の底部に圧接し
ている。ウエハーチヤツク２０はピエゾ素子２３
の伸縮により上下に移動する。２７はテコであ
り、ウエハーチヤツクホルダ２４に対してウエハ
ーチヤツクベース２１を、ピエゾ素子２３の容器
を介して上下に移動させる。なお、ウエハーチヤ
ツクホルダー２４はウエハーステージ５に固定さ
れている。２５と２６はボールブツシユガイドで
あり、ウエハーチヤツクベース２１をウエハーチ
ヤツクホルダー２４に対して精度よくＺ軸方向の
移動を行なわせる。 ２８はウエハーチヤツクホルダー２４に固着す
るネジ、２９はこれに係合するネジ棒、３０はネ
ジ棒２９に取付けられた歯車、３１はアイドラー
歯車、３２はステツピングモータの出力軸に取付
けられた歯車、３３はステツピングモータであ
る。このステツピングモータ３３が回転すると歯
車を介してネジ棒２９が回転して上下に移動し、
これによりテコ２７の一端が押されてウエハー４
の面が縮小レンズの投影レンズの結像面へと移行
するのである。 ２２はウエハーチヤツクベース２１に取付けら
れたピエゾ素子２３による駆動量を検知するため
の渦電流形位置検知器であり、ウエハーチヤツク
ベース２１とウエハーチヤツク２０との距離を測
定する。３４，３５は縮小投影レンズ３に取付け
られたエアマイクロセンサーのノズルであり、ノ
ズルから吹出す空気の流量または背圧の変化によ
りウエハー表面までの距離を測定する。 第３図に縮小投影レンズ３とエアーマイクロセ
ンサーのノズルおよびウエハー４の上面図を示
す。３４〜３７は縮小投影レンズに取付けられた
47ケのエアーマイクロセンサーのノズルであり、
４のウエハー表面までの距離を測定している。ノ
ズル３４〜３７で測定した縮小投影レンズの端面
から４のウエハー表面までの距離を各々d1，d2，
d3，d4とすると、その平均距離は（d1＋d2＋d3＋
d4）／４となる。所定の縮小投影レンズ３の焦点
面位置と縮小投影レンズ３の端面間の距離をd0と
すると、焦点面位置にウエハを移動させるのには Δd＝d0−（d1＋d2＋d3＋d4）／４ なる量ΔdだけウエハーＺ機構を移動させれば良
い。この結果ウエハーの平均面が焦点面位置とな
る。 第４図は本発明の実施例の自動焦点合わせ装置
の駆動制御機構の構成を示すブロツク図である。
４０はマイクロプロセツサーで各種判断処理を行
い、各々の場合に応じた指令を出す。４１はレジ
スタであり、マイクロプロセツサー４０からステ
ツピングモータ３３への回転方向、回転量、回転
速度などの指令情報を記憶する。４２はステツピ
ングモータ制御回路であり、レジスタ４１の指令
情報に基ずき、ステツピングモータ３３のオープ
ンループ制御を行う。 初期状態において、ウエハーの表面位置は焦点
面位置より２mm以上離れている。これはウエハー
の厚みが厚かつた場合でも縮小投影レンズ３に衝
突しないためである。なお、エアーセンサーノズ
ルで精度よく測定できる範囲は、ノズルの端面か
らウエハー表面までの距離が約0.2mm以内のとき
である。従つて所定の焦点面位置がノズルの端面
から0.1mmのところにあると仮定すると、精度よ
く測定できるのはウエハー表面が上方向に移動し
て焦点面位置より下側0.1mm以内に入つてからで
ある。 ５０はエアーセンサーノズル３４〜３７の流体
流量の変化を電圧に変換する回路であり、縮小投
影レンズ３とウエハー面迄の距離d1，d2，d3，d4
に対応した電圧出力v1，v2，v3，v4を発生する。
４９はアナログ−デジタル変換器（ADC）であ
り、電圧変換回路５０で発生した電圧v1，v2，
v3，v4をデジタル信号に変換してマイクロプロセ
ツサー４０に送る。ここでウエハー４の初期位置
が焦点面位置より２mm以上離れているので、マイ
クロプロセツサー４０はウエハーＺ軸が上昇し、
エアセンサーノズルの測定範囲に入るまでレジス
タ４１にステツピングモータの駆動指令を与え続
ける。ステツピングモータ３３の回転によりウエ
ハーＺ軸が上昇し、ウエハー４が焦点面位置より
0.1mm以内に入ると、エアーセンサーノズル３４
〜３７、電圧変換回路５０およびアナログ−デジ
タル変換回路４９を通じてマイクロプロセツサー
４０は測定範囲に入つた事を検知し、レジスタ４
１へステツピングモータ３３に停止指令を送り、
ウエハー４の上昇を停める。次にマイクロプロセ
ツサー４０は、再びエアーセンサーノズル３４〜
３７、電圧変換回路５０およびアナログ−デジタ
ル変換回路４９を介してウエハー４の表面位置の
測定を行い、ウエハーＺ機構の移動量Δd1＝d0−
（d1＋d2＋d3＋d4）／４を算出する。ステツピン
グモータ３３による移動分解能は2μｍであり、
マイクロプロセツサー４０は2μｍ単位の移動量
Δd1をレジスタ４１に与えウエハーＺ軸を上昇さ
せる。この結果ウエハー４の表面位置は焦点面位
置に対して約2μｍ以内の精度で位置する。ここ
で、またウエハー４の表面までの距離を測定す
る。エアーセンサーノズル３４〜３７による測定
距離をそれぞれd9〜d12とすれば、マイクロプロ
セツサー４０はレジスタ４３にΔd2＝d0−（d9＋
d10＋d11＋d12）／４なるピエゾ素子２３の駆動方
向、駆動量の指令を出す。レジスタ４３はこの指
令およびピエゾ素子駆動の要否指令を記憶すると
ともに、その指令をそれぞれデジタルアナログ変
換器４４およびピエゾ駆動電圧発生回路４６に出
力する。 ４４はデジタルアナログ変換器（DAC）であ
り、マイクロプロセツサー４０の指令をアナログ
電圧として差動増幅器４５の指令電圧として出力
する。４６はピエゾ駆動電圧発生回路であり、ピ
エゾ素子２３に印加する最大電圧VHの約２分の
１の電圧を中心にして上下に電圧を、差動増幅器
４５の出力に応じて発生する。ピエゾ素子２３の
駆動によりウエハー４が上下すると、その駆動量
はエアセンサーノズル３４，３５，３６，３７お
よび渦電流型位置検知器２２で検知し、測定する
ことが出来る。渦電流型位置検知器２２の出力は
変位電圧変換回路４８により変位量に比例した電
圧に変換され、差動増幅器４５およびアナログデ
ジタル変換器４７に出力される。差動増幅器４５
は渦電流型位置検知器２２によつて検出されたピ
エゾ素子２３によるウエハー４の駆動量とマイク
ロプロセツサー４０により指示された駆動量と逐
次比較し、その差が誤差範囲内に納まるまで駆動
する。この結果ウエハー４の表面は所定の焦点面
位置に対して精度よく位置することが出来る。４
７はアナログデジタル変換器（ADC）であり、
検出器である渦電流型位置検知器２２により検知
したピエゾ素子２３の駆動量をデジタル量に変換
してマイクロプロセツサー４０に伝送する。な
お、第２の検知器として渦電流型位置検知器を使
用した理由はその反応速度が速いからである。も
しエアセンサーを使用してサーボループを形成す
れば、収れんするまでの時間は長くなるであろ
う。 第５図は本発明の実施例に係るサーボ回路図で
ある。回路素子６０〜８３は第４図のピエゾ駆動
電圧発生回路４６を形成している。６０は鋸歯状
波発生回路で約10KHzの鋸歯状波の発振を行つて
いる。６２は鋸歯状波発生回路６０とともにパル
ス幅変調回路を構成する比較器（コンパレータ）
であり、第２制御回路である差動増幅器４５の出
力と鋸歯状波発生回路６０の出力との比較を行
い、この結果を０または１のデジタル出力として
反転器（インバータ）６４に与える。この比較器
６２により差動増幅器４５と鋸歯状波発生回路６
０との比較を行うことでパルス幅変調された出力
が得られる。 反転器６４は比較器６２の出力を反転させて論
理積回路（アンド回路）６６と６７に与えてい
る。レジスタ４３の内容がピエゾ素子駆動の不要
出力０（OFF）のとき、差動増幅器４５の出力と
無関係に論理積回路６６，６７の出力は０とされ
る。これによりピエゾ素子２３を放電状態にする
ことができる。ピエゾ素子２３をサーボループで
駆動する場合、レジスタ４３のピエゾ素子駆動必
要出力１（ON）をマイクロプロセツサー４０よ
り与える。この結果、論理積回路６６，６７は差
動増幅器４５の出力を比較器６２でパルス幅変調
した信号として変換された形で通過させて光結合
器（フオトカプラー）７０，７８に与える。 論理積回路６６が出力０（OFF）のとき光結合
器７０はOFF、トランジスタ７３はON、トラン
ジスタ７５もON、トランジスタ７６はOFFとな
り、ピエゾ素子２３は充電されない。また論理積
回路６６が出力１（ON）のとき光結合回路７０
はON、トランジスタ７３はOFF、トランジスタ
７５はOFF、トランジスタ７６はONとなりピエ
ゾ素子２３は充電される。 一方論理積回路６７が出力０（OFF）のとき、
光結合器７８はOFF、トランジスタ８１はON、
トランジスタ８２はONとなり、ピエゾ素子２３
は放電される。また論理積回路６７が出力１
（ON）のとき、光結合器７８はON、トランジス
タ８１はOFF、トランジスタ８２はOFFとなり、
ピエゾ素子２３は放電されない。ここで論理積回
路６６，６７の出力の組み合せは０と０かまたは
１と１の組み合せしかないので、この組み合せを
表１にまとめる。
素子の伸縮を利用して精密な位置決めを実現する
ための装置において、圧電素子の変化量を正確に
制御するための装置に関する。この様な位置決め
を必要とする装置としては検査装置、精密な測定
装置、半導体パターン焼付装置などがある。 〔従来技術〕 半導体回路素子はその構成パターンの最小寸法
が微細化しており、このため投影焼付装置におい
ても高い分解能が必要とされる。高い分解能を得
るためには、結像光学系のマスク位置およびウエ
ハー位置はその焦点位置に正確に位置決めされな
ければならない。 従来この種の装置の焦点合わせ方法は、背面矯
正能力のある超平面プレート（ウエハーチヤツ
ク）により平面矯正されたウエハーの上面を、所
定位置にある参照面（ウエハーデイスク）の３箇
所のツメに突き当てて停止させることにより行つ
ていた。その為、ウエハー面上に塗布されている
粘着性のあるレジストが参照面（ウエハーデイス
ク）のツメに付着され、数多くのウエハーを処理
した場合レジスト付着により焦点ボケの大きな原
因となつていた。またウエハーに突き当つている
参照面の３個所のツメ部分はフオトマスク像が投
影されず、半導体素子の収益率が減小する大きな
要因であつた。 このため、近年では、ウエハーの位置を非接触
で検出し、この検出結果に基づいてウエハーを圧
電素子等で移動して、ウエハーを所定の位置に設
定するような装置が、例えば特開昭52−108776号
公報や、特開昭58−122541号公報等で提案される
ようになつている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の装置は、一般
的に、圧電素子に直流電圧を印加し、この直流電
圧の電位を変化させることにより圧電素子の変位
量を制御しているものであるため、駆動電圧とし
て高電圧が必要な圧電素子を制御する際には電圧
の立上がりや立下がりに起因する時間遅れが大き
くなり、圧電素子によるウエハーの移動を正確に
且つ高速に行なうことが困難という問題があつ
た。 本発明は、このような事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、圧電素子による駆動を正確に且
つ高速に行なうことを可能にする電歪素子制御装
置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明の電歪素
子制御装置は、圧電素子と、前記圧電素子の駆動
量を示す設定駆動値を予め設定するための設定手
段と、前記圧電素子の変化に応じた駆動量を検出
する検出器と、前記圧電素子の充放電切換え用の
スイツチング素子と、前記圧電素子の充放電を繰
返すために前記スイツチング素子のオン／オフを
パルス幅変調回路からのパルス信号のパルス幅に
応じて制御する第１制御回路と、前記検出器から
の検出値と前記設定駆動値との差に応じて前記パ
ルス幅変調回路からのパルス信号のパルス幅を変
調する第２制御回路を有する。 また、より好ましくは、前記第１制御回路を高
電圧制御回路とし、前記第２制御回路を前記パル
ス幅変調回路を含む低電圧制御回路とし、更に
は、前記パルス幅変調回路からのパルス信号がフ
オトカプラーを介して前記第１制御回路に伝達さ
れている。 ［作用］ 圧電素子の充放電用切換えを行なうスイツチン
グ素子をパルス幅変調回路のパルス信号のパルス
幅に応じてオン／オフさせる第１制御回路と、圧
電素子の変化に応じた検出値と設定駆動値との差
に応じてパルス幅変調回路のパルス信号のパルス
幅を変調する第２制御回路とによつて圧電素子の
変位量が制御される。 圧電素子の駆動電圧は高電圧のものであるが、
上記のように圧電素子の充放電をスイツチング素
子をオン／オフさせることにより、実際に制御す
る第１制御回路と該第１制御回路の充放電のタイ
ミングを制御する第２制御回路とに分けられてい
るので、第１制御回路を高電圧側とし、第２制御
回路を低電圧側とすることができる。これによ
り、圧電素子には高電圧がパルス状に印加される
ため、電圧の立上がりや立下がり等に起因する時
間遅れが減少する。 また、第２制御回路は圧電素子の変化に応じた
検出値と設定駆動値との差に応じてパルス幅変調
回路のパルス信号のパルス幅を変調するものであ
る。このため、位置検出を行なう際に、設定駆動
値を所定の値に設定することにより、圧電素子の
初期の変位量を自由に設定することができ、例え
ば最大変位量の1/2に圧電素子を設定することが
できるので、この後の調整を迅速に行なうことが
可能となる。 〔実施例〕 第４図以降で本発明実施例の駆動回路を説明す
るが、ここではまず本発明の実施例に係る縮小投
影装置の外観を描いた第１図で全体の構成を説明
する。１０は光源１０ａが発したマスク照明光を
収束させるための照明光学系であり、１は集積回
路パターンを具えたマスクである。２はマスクチ
ヤツクで１のマスクを保持している。３は縮小投
影レンズ、４は感光層を具えるウエハー、５はウ
エハーステージである。ウエハーステージ５はウ
エハー４を縮小投影レンズ３の光軸に対して直角
な平面XY面を移動することが出来る。ウエハー
ステージ５にはウエハー４を縮小投影レンズの光
軸方向（Ｚ方向）に移動させる不図示のウエハー
Ｚユニツトが載つている。 第２図に縮小投影レンズ３とウエハーＺユニツ
トの配置を示す断面図を示す。３は縮小投影レン
ズ、４は投影像が映されるウエハー、２０はウエ
ハーチヤツクでウエハー４を保持する。２３はピ
エゾ素子であり、その一端がウエハーチヤツク２
０、他端がピエゾ素子２３の容器の底部に圧接し
ている。ウエハーチヤツク２０はピエゾ素子２３
の伸縮により上下に移動する。２７はテコであ
り、ウエハーチヤツクホルダ２４に対してウエハ
ーチヤツクベース２１を、ピエゾ素子２３の容器
を介して上下に移動させる。なお、ウエハーチヤ
ツクホルダー２４はウエハーステージ５に固定さ
れている。２５と２６はボールブツシユガイドで
あり、ウエハーチヤツクベース２１をウエハーチ
ヤツクホルダー２４に対して精度よくＺ軸方向の
移動を行なわせる。 ２８はウエハーチヤツクホルダー２４に固着す
るネジ、２９はこれに係合するネジ棒、３０はネ
ジ棒２９に取付けられた歯車、３１はアイドラー
歯車、３２はステツピングモータの出力軸に取付
けられた歯車、３３はステツピングモータであ
る。このステツピングモータ３３が回転すると歯
車を介してネジ棒２９が回転して上下に移動し、
これによりテコ２７の一端が押されてウエハー４
の面が縮小レンズの投影レンズの結像面へと移行
するのである。 ２２はウエハーチヤツクベース２１に取付けら
れたピエゾ素子２３による駆動量を検知するため
の渦電流形位置検知器であり、ウエハーチヤツク
ベース２１とウエハーチヤツク２０との距離を測
定する。３４，３５は縮小投影レンズ３に取付け
られたエアマイクロセンサーのノズルであり、ノ
ズルから吹出す空気の流量または背圧の変化によ
りウエハー表面までの距離を測定する。 第３図に縮小投影レンズ３とエアーマイクロセ
ンサーのノズルおよびウエハー４の上面図を示
す。３４〜３７は縮小投影レンズに取付けられた
47ケのエアーマイクロセンサーのノズルであり、
４のウエハー表面までの距離を測定している。ノ
ズル３４〜３７で測定した縮小投影レンズの端面
から４のウエハー表面までの距離を各々d1，d2，
d3，d4とすると、その平均距離は（d1＋d2＋d3＋
d4）／４となる。所定の縮小投影レンズ３の焦点
面位置と縮小投影レンズ３の端面間の距離をd0と
すると、焦点面位置にウエハを移動させるのには Δd＝d0−（d1＋d2＋d3＋d4）／４ なる量ΔdだけウエハーＺ機構を移動させれば良
い。この結果ウエハーの平均面が焦点面位置とな
る。 第４図は本発明の実施例の自動焦点合わせ装置
の駆動制御機構の構成を示すブロツク図である。
４０はマイクロプロセツサーで各種判断処理を行
い、各々の場合に応じた指令を出す。４１はレジ
スタであり、マイクロプロセツサー４０からステ
ツピングモータ３３への回転方向、回転量、回転
速度などの指令情報を記憶する。４２はステツピ
ングモータ制御回路であり、レジスタ４１の指令
情報に基ずき、ステツピングモータ３３のオープ
ンループ制御を行う。 初期状態において、ウエハーの表面位置は焦点
面位置より２mm以上離れている。これはウエハー
の厚みが厚かつた場合でも縮小投影レンズ３に衝
突しないためである。なお、エアーセンサーノズ
ルで精度よく測定できる範囲は、ノズルの端面か
らウエハー表面までの距離が約0.2mm以内のとき
である。従つて所定の焦点面位置がノズルの端面
から0.1mmのところにあると仮定すると、精度よ
く測定できるのはウエハー表面が上方向に移動し
て焦点面位置より下側0.1mm以内に入つてからで
ある。 ５０はエアーセンサーノズル３４〜３７の流体
流量の変化を電圧に変換する回路であり、縮小投
影レンズ３とウエハー面迄の距離d1，d2，d3，d4
に対応した電圧出力v1，v2，v3，v4を発生する。
４９はアナログ−デジタル変換器（ADC）であ
り、電圧変換回路５０で発生した電圧v1，v2，
v3，v4をデジタル信号に変換してマイクロプロセ
ツサー４０に送る。ここでウエハー４の初期位置
が焦点面位置より２mm以上離れているので、マイ
クロプロセツサー４０はウエハーＺ軸が上昇し、
エアセンサーノズルの測定範囲に入るまでレジス
タ４１にステツピングモータの駆動指令を与え続
ける。ステツピングモータ３３の回転によりウエ
ハーＺ軸が上昇し、ウエハー４が焦点面位置より
0.1mm以内に入ると、エアーセンサーノズル３４
〜３７、電圧変換回路５０およびアナログ−デジ
タル変換回路４９を通じてマイクロプロセツサー
４０は測定範囲に入つた事を検知し、レジスタ４
１へステツピングモータ３３に停止指令を送り、
ウエハー４の上昇を停める。次にマイクロプロセ
ツサー４０は、再びエアーセンサーノズル３４〜
３７、電圧変換回路５０およびアナログ−デジタ
ル変換回路４９を介してウエハー４の表面位置の
測定を行い、ウエハーＺ機構の移動量Δd1＝d0−
（d1＋d2＋d3＋d4）／４を算出する。ステツピン
グモータ３３による移動分解能は2μｍであり、
マイクロプロセツサー４０は2μｍ単位の移動量
Δd1をレジスタ４１に与えウエハーＺ軸を上昇さ
せる。この結果ウエハー４の表面位置は焦点面位
置に対して約2μｍ以内の精度で位置する。ここ
で、またウエハー４の表面までの距離を測定す
る。エアーセンサーノズル３４〜３７による測定
距離をそれぞれd9〜d12とすれば、マイクロプロ
セツサー４０はレジスタ４３にΔd2＝d0−（d9＋
d10＋d11＋d12）／４なるピエゾ素子２３の駆動方
向、駆動量の指令を出す。レジスタ４３はこの指
令およびピエゾ素子駆動の要否指令を記憶すると
ともに、その指令をそれぞれデジタルアナログ変
換器４４およびピエゾ駆動電圧発生回路４６に出
力する。 ４４はデジタルアナログ変換器（DAC）であ
り、マイクロプロセツサー４０の指令をアナログ
電圧として差動増幅器４５の指令電圧として出力
する。４６はピエゾ駆動電圧発生回路であり、ピ
エゾ素子２３に印加する最大電圧VHの約２分の
１の電圧を中心にして上下に電圧を、差動増幅器
４５の出力に応じて発生する。ピエゾ素子２３の
駆動によりウエハー４が上下すると、その駆動量
はエアセンサーノズル３４，３５，３６，３７お
よび渦電流型位置検知器２２で検知し、測定する
ことが出来る。渦電流型位置検知器２２の出力は
変位電圧変換回路４８により変位量に比例した電
圧に変換され、差動増幅器４５およびアナログデ
ジタル変換器４７に出力される。差動増幅器４５
は渦電流型位置検知器２２によつて検出されたピ
エゾ素子２３によるウエハー４の駆動量とマイク
ロプロセツサー４０により指示された駆動量と逐
次比較し、その差が誤差範囲内に納まるまで駆動
する。この結果ウエハー４の表面は所定の焦点面
位置に対して精度よく位置することが出来る。４
７はアナログデジタル変換器（ADC）であり、
検出器である渦電流型位置検知器２２により検知
したピエゾ素子２３の駆動量をデジタル量に変換
してマイクロプロセツサー４０に伝送する。な
お、第２の検知器として渦電流型位置検知器を使
用した理由はその反応速度が速いからである。も
しエアセンサーを使用してサーボループを形成す
れば、収れんするまでの時間は長くなるであろ
う。 第５図は本発明の実施例に係るサーボ回路図で
ある。回路素子６０〜８３は第４図のピエゾ駆動
電圧発生回路４６を形成している。６０は鋸歯状
波発生回路で約10KHzの鋸歯状波の発振を行つて
いる。６２は鋸歯状波発生回路６０とともにパル
ス幅変調回路を構成する比較器（コンパレータ）
であり、第２制御回路である差動増幅器４５の出
力と鋸歯状波発生回路６０の出力との比較を行
い、この結果を０または１のデジタル出力として
反転器（インバータ）６４に与える。この比較器
６２により差動増幅器４５と鋸歯状波発生回路６
０との比較を行うことでパルス幅変調された出力
が得られる。 反転器６４は比較器６２の出力を反転させて論
理積回路（アンド回路）６６と６７に与えてい
る。レジスタ４３の内容がピエゾ素子駆動の不要
出力０（OFF）のとき、差動増幅器４５の出力と
無関係に論理積回路６６，６７の出力は０とされ
る。これによりピエゾ素子２３を放電状態にする
ことができる。ピエゾ素子２３をサーボループで
駆動する場合、レジスタ４３のピエゾ素子駆動必
要出力１（ON）をマイクロプロセツサー４０よ
り与える。この結果、論理積回路６６，６７は差
動増幅器４５の出力を比較器６２でパルス幅変調
した信号として変換された形で通過させて光結合
器（フオトカプラー）７０，７８に与える。 論理積回路６６が出力０（OFF）のとき光結合
器７０はOFF、トランジスタ７３はON、トラン
ジスタ７５もON、トランジスタ７６はOFFとな
り、ピエゾ素子２３は充電されない。また論理積
回路６６が出力１（ON）のとき光結合回路７０
はON、トランジスタ７３はOFF、トランジスタ
７５はOFF、トランジスタ７６はONとなりピエ
ゾ素子２３は充電される。 一方論理積回路６７が出力０（OFF）のとき、
光結合器７８はOFF、トランジスタ８１はON、
トランジスタ８２はONとなり、ピエゾ素子２３
は放電される。また論理積回路６７が出力１
（ON）のとき、光結合器７８はON、トランジス
タ８１はOFF、トランジスタ８２はOFFとなり、
ピエゾ素子２３は放電されない。ここで論理積回
路６６，６７の出力の組み合せは０と０かまたは
１と１の組み合せしかないので、この組み合せを
表１にまとめる。
上述した本発明によれば、圧電素子の充放電を
正確に且つ高速に行なうことができるので、圧電
素子を利用して応答特性が良好で、且つ精密移動
が可能な駆動装置の提供が可能となる。また、制
御回路として圧電素子を直接制御する高圧制御回
路部と、微妙な電圧を制御する低圧制御回路部を
分離しているので、電圧の立上がりや立下がり等
の時間遅れが減少するとともに、効果的な電圧制
御が可能となり、正確で且つ迅速な駆動が可能と
なる。 また、制御回路として圧電素子を直接制御する
高圧制御回路部と、微妙な電圧を処理する低圧制
御回路部とを分離しているので、電圧の立上りや
立下り等の時間遅れが減少するとともに効果的な
電圧制御が可能となり、正確でかつ迅速な焦点合
わせが可能となる。 更に、帰還回路を設けているので精密な焦点合
わせが常に可能となる。
正確に且つ高速に行なうことができるので、圧電
素子を利用して応答特性が良好で、且つ精密移動
が可能な駆動装置の提供が可能となる。また、制
御回路として圧電素子を直接制御する高圧制御回
路部と、微妙な電圧を制御する低圧制御回路部を
分離しているので、電圧の立上がりや立下がり等
の時間遅れが減少するとともに、効果的な電圧制
御が可能となり、正確で且つ迅速な駆動が可能と
なる。 また、制御回路として圧電素子を直接制御する
高圧制御回路部と、微妙な電圧を処理する低圧制
御回路部とを分離しているので、電圧の立上りや
立下り等の時間遅れが減少するとともに効果的な
電圧制御が可能となり、正確でかつ迅速な焦点合
わせが可能となる。 更に、帰還回路を設けているので精密な焦点合
わせが常に可能となる。
第１図は本発明の実施例に係る縮小投影装置の
外観を示す斜視図、第２図は本発明の実施例に係
る縮小投影レンズおよびウエハーＺユニツトの配
置を示す断面図、第３図は本発明の実施例に係る
縮小投影レンズとエアーマイクロセンサーのノズ
ルおよびウエハーの上面図である。第４図は本発
明の実施例に係る自動焦点合わせ装置の駆動機構
の構成を示すブロツク図、第５図は本発明の実施
例に係るサーポ回路図、第６図は第５図で示す鋸
歯状波電圧発生回路６０から出力される信号が比
較器６２によりパルス幅変調される状態を説明す
るための信号波形図、第７図はウエハー上のシヨ
ツト配列、縮小レンズおよびエアセンサーノズル
の配置を示す図である。 ３……縮小投影レンズ、４……ウエハー、５…
…ウエハーステージ、２０……ウエハーチヤツ
ク、２１……ウエハーチヤツクベース、２２……
過電流型位置検知器、２３……ピエゾ素子、２４
……ウエハーチヤツクホルダー、２７……てこ、
３３……ステツピングモーター、３４〜３７……
エアマイクロセンサーノズル、４０……マイクロ
プロセツサ、４１，４３……レジスタ、４２……
ステツピングモータ制御回路、４４……デジタル
アナログ変換器、４５……差動増幅器、４６……
ピエゾ素子駆動電圧発生回路、４７，４９……ア
ナログデジタル変換器、４８……変位電圧変換回
路、５０……電圧変換回路、６０……鋸歯状波電
圧発生回路、６２……比較器、６４……反転器、
６６，６７……論理積回路、６８〜８３……ピエ
ゾ素子駆動電圧発生回路４６の構成回路素子。
外観を示す斜視図、第２図は本発明の実施例に係
る縮小投影レンズおよびウエハーＺユニツトの配
置を示す断面図、第３図は本発明の実施例に係る
縮小投影レンズとエアーマイクロセンサーのノズ
ルおよびウエハーの上面図である。第４図は本発
明の実施例に係る自動焦点合わせ装置の駆動機構
の構成を示すブロツク図、第５図は本発明の実施
例に係るサーポ回路図、第６図は第５図で示す鋸
歯状波電圧発生回路６０から出力される信号が比
較器６２によりパルス幅変調される状態を説明す
るための信号波形図、第７図はウエハー上のシヨ
ツト配列、縮小レンズおよびエアセンサーノズル
の配置を示す図である。 ３……縮小投影レンズ、４……ウエハー、５…
…ウエハーステージ、２０……ウエハーチヤツ
ク、２１……ウエハーチヤツクベース、２２……
過電流型位置検知器、２３……ピエゾ素子、２４
……ウエハーチヤツクホルダー、２７……てこ、
３３……ステツピングモーター、３４〜３７……
エアマイクロセンサーノズル、４０……マイクロ
プロセツサ、４１，４３……レジスタ、４２……
ステツピングモータ制御回路、４４……デジタル
アナログ変換器、４５……差動増幅器、４６……
ピエゾ素子駆動電圧発生回路、４７，４９……ア
ナログデジタル変換器、４８……変位電圧変換回
路、５０……電圧変換回路、６０……鋸歯状波電
圧発生回路、６２……比較器、６４……反転器、
６６，６７……論理積回路、６８〜８３……ピエ
ゾ素子駆動電圧発生回路４６の構成回路素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電素子と、前記圧電素子の駆動量を示す設
定駆動値を予め設定するための設定手段と、前記
圧電素子の変化に応じた駆動量を検出する検出器
と、前記圧電素子の充放電切換え用のスイツチン
グ素子と、前記圧電素子の充放電を繰返すために
前記スイツチング素子のオン／オフをパルス幅変
調回路からのパルス信号のパルス幅に応じて制御
する第１制御回路と、前記検出器からの検出値と
前記設定駆動値との差に応じて前記パルス幅変調
回路からのパルス信号のパルス幅を変調する第２
制御回路を有することを特徴とする電歪素子制御
装置。 ２ 前記第１制御回路は高電圧制御回路であり、
前記第２制御回路は前記パルス幅変調回路を含む
低電圧制御回路であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の電歪素子制御装置。 ３ 前記パルス幅変調回路からのパルス信号はフ
オトカプラーを介して前記第１制御回路に伝達さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の電歪素子制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58215979A JPS60108913A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 電歪素子制御装置 |
| US06/667,993 US4600282A (en) | 1983-11-14 | 1984-11-05 | Alignment apparatus |
| GB08428609A GB2151045B (en) | 1983-11-14 | 1984-11-13 | Control of alignment |
| DE19843441621 DE3441621A1 (de) | 1983-11-14 | 1984-11-14 | Ausfluchtvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58215979A JPS60108913A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 電歪素子制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108913A JPS60108913A (ja) | 1985-06-14 |
| JPH057726B2 true JPH057726B2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16681399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58215979A Granted JPS60108913A (ja) | 1983-11-14 | 1983-11-18 | 電歪素子制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108913A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284946U (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-30 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52108776A (en) * | 1976-03-09 | 1977-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Pattern sticking device |
| JPS58122541A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-21 | Hitachi Ltd | 投影露光装置 |
-
1983
- 1983-11-18 JP JP58215979A patent/JPS60108913A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52108776A (en) * | 1976-03-09 | 1977-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Pattern sticking device |
| JPS58122541A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-21 | Hitachi Ltd | 投影露光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60108913A (ja) | 1985-06-14 |
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