JPH0610671Y2 - 移動テ−ブル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、少なくともＺ軸（上下方向）に移動可能な
移動テーブル装置、特に移動テーブルのＺ軸方向への移
動を円滑に行うことが可能な移動テーブル装置に関す
る。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の製造工程には、フォトレジストを塗布
したウェハに回路パターンを露光して焼付ける露光装置
が用いられている。この露光装置は、半導体集積回路の
高集積化に伴い、0.1ミクロンオーダの高精度位置決め
が要求されるようになってきている。

このような高精度の位置決めを行うには、単に移動テー
ブルを送りねじで移動させる従来から公知の移動テーブ
ル装置では困難である。このため、送りねじによって移
動されるテーブルを粗動テーブルとして用い、この粗動
テーブル上に微小移動可能に支持された微動台を設け、
この微動台の絶対位置をレーザ測長器により測定し、粗
動テーブルの動きの誤差を微動台を微小変位させて補正
し、精密な位置決めを行うようにすることが提案されて
いる。

そして、露光装置としては、縮小投影式の露光装置が一
般に採用されている。この縮小投影式の露光装置は、ウ
ェハに小さな集積回路パターンを一つづつ順に焼付けて
行く所謂ステップアンドリピート式となっているので、
ウェハの受光面の平行度を高精度に維持する必要があ
り、従ってウェハを載置するテーブルの上面の平行度も
高精度に維持する必要がある。

従来の移動テーブル装置としては、傾斜面を有する断面
台形状のスライダと、その傾斜面に摺接する傾斜面を有
しウェハを載置する載置台とを有し、スライダを直線駆
動機構によって進退させることにより、載置台をＺ軸方
向に移動させる形式のものが提案されている（特開昭５
８−７８６３０号公報及び実開昭５８−１９６８３４号
公報参照）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の移動テーブル装置にあって
は、傾斜面を有するスライダを直線駆動機構によって進
退させることによってその傾斜面に摺接する傾斜面を有
する載置台をＺ軸方向に移動させる構成を有するので、
最近のようにウェハの大きさが６インチや８インチのよ
うに大型化し、あるいは陰極線管（ＣＲＴ）のシャドウ
マスクや大型液晶マスク等の例えば長さ５０８mm，幅４
５７mmの大型被露光部材を露光する要望が多くなってき
たときには、載置台自体を被露光部材の大きさに合わせ
て大型化する必要があり、必然的にスライダの重量も重
くなる。このようにスライダが大型化することにより、
スライダの傾斜面と載置台の傾斜面との精度を確保しに
くくなり、これに応じて載置台上面の平行度を確保する
ことができなくなるという問題点があった。

また、スライダの高重量化とスライダ及び載置台の傾斜
面の接触面積が広くなることにより、両者間の摩擦抵抗
が大きくなって、スライダを駆動する場合に大きな駆動
力を必要とするすると共に、スティックスリップが生じ
て振動を発生し易くなるという問題点もあった。

上記問題点を解決するために、従来米国特許第４５６１
８１５号明細書に記載されているようにスライダの傾斜
面と載置台の傾斜面との間にころがりベアリングを介挿
して、両傾斜面間の摩擦抵抗を減少させるようにしたも
のが提案されている。

しかしながら、縮小投影露光装置にあっては前述したよ
うに載置台の位置決めを高速で行う必要があるので、上
記のようにころがりベアリングを適用し両傾斜面間の摩
擦抵抗を減少させると、載置台を高速移動させたときに
スライダの慣性力がかえって大きくなり、位置決めのた
め正確にテーブルを停止出来なかったり、ころがりベア
リングの位置ずれを生じ円滑なテーブルの動きが出来な
くなる等の問題点があった。

そこで、この考案は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、複数のＺ軸方向移動機構を設けるこ
とにより、小さな駆動力でスティックスリップ等による
振動を発生することなく円滑で高精度の位置決めが可能
な移動テーブル装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この考案は、基台に対して
上下方向に移動可能な載置台を有する移動テーブル装置
において、前記基台及び載置台間に可動自在に配設され
た平板状の可動テーブルと、該可動テーブルを可動させ
る１つの可動機構と、前記可動テーブル及び載置台の何
れか一方に形成された当該可動テーブルの可動方向に延
長する傾斜カム面を有する複数のカム板及び他方に形成
された当該カム板のカム面に係合するカムフォロワとを
備えたことを特徴としている。

〔作用〕

この考案においては、ウェハ等を載置する載置台と、基
台との間に可動自在に配設した可動テーブルとの何れか
一方に可動テーブルの可動方向に延長する複数の傾斜カ
ム面を形成し、これらに係合するカムフォロワを他方に
形成しているので、可動テーブルを可動機構によって摺
動又は回動させて可動させることにより、傾斜カム面と
カムフォロワとが協動して載置台を上下方向（Ｚ軸方
向）に移動させる。このように、載置台の上下方向への
移動を複数の傾斜カム面とこれらに係合するカムフォロ
ワとで分担しているので、これらの慣性質量及び摩擦抵
抗が増加することがなく、円滑で高精度の位置決めを行
う。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、この考案を適用し得る縮小投影露光装置を第１図
について説明する。

図中、１０１は縮小投影露光装置であって、ウェハ１０
２を載置するステージ１０３と、その上面に対向して固
定配置された縮小レンズ１０４と、その上方位置に配置
されたレチクル１０５を載置するレチクル載置台１０６
と、その上方位置に配置された光源部１０７とを有して
おり、光源部１０７からの露光光線がレチクル１０５及
び縮小レンズ１０４を介して移動テーブル装置としての
ＸＹＺステージ１０３上のウェハ１０２に照射され、レ
チクル１０５に形成された回路パターンをウェハ１０２
上に縮小投影露光する。

ＸＹＺステージ１０３は、ＸＹＺ軸の３軸方向に移動可
能に構成され、Ｚ軸方向に移動させることにより焦点調
整を行う。

縮小レンズ１０４を保持する筒体１０８のウェハ１０２
に対向する下端部には、露光光線を透過する透孔１０９
と、その周囲に等角間隔で４つの空気吹き出しノズル１
１０が形成されている。各ノズル１１０は、共通の空気
供給源１１１に絞り１１２を介して接続されていると共
に、共通の差圧変換器１１３の一方の入力側に接続され
ている。差圧変換器１１３の他方の入力側は、絞り１１
４を介して前記空気供給源１１１に接続されていると共
に、大気に連通されている。これらノズル１１０，空気
供給源１１１，絞り１１２，１１４及び差圧変換器１１
３で空気マイクロメータ１１５が構成されている。

そして、差圧変換器１１３の検出信号が焦点調整制御装
置１１６に供給され、この制御装置１１６で目標値設定
器１１６ａで予め設定した所定の目標値と比較してその
差値である偏差信号が増幅器とうで構成される駆動回路
１１６ｂに供給され、これにより、モータ等のアクチュ
エータ１１７を作動させる駆動出力を形成し、これをＸ
ＹＺステージ１０３のＺ軸駆動機構に供給してこれを駆
動し、ノズル１１０とウェハ１０２との間の間隔を適正
値に調節する。

前記ＸＹＺステージ１０３の具体例は、第２図〜第９図
に示すように構成されている。

図中、１は方形の基台であって、送りねじ等の送り機構
によってＸＹ方向に高速移動される粗動テーブル（図示
せず）に形成された枠体２に方形枠状に連結部材３を介
して固着されている。

基台１の中央部には、第４図及び第５図に示す如く、案
内筒４が固着され、この案内筒４の上端側に保持器付ボ
ールベアリング５を介して摺動筒体６が上下方向に摺動
可能に配設され、この摺動筒体６にウェハ等の被載置部
材を載置する載置台７が載置されている。

この載置台７は、第４図〜第６図及び第８図に示す如
く、摺動筒体６に固着された上板部８とこの上板部８の
下面に固着された下板部９と、上板部８の第８図に示す
Ｘ方向両端部に板ばね部１０ａ〜１０ｄを介して連結さ
れた左右側板部１１Ｌ，１１Ｒと、この左右側板部１１
Ｌ，１１Ｒの前後端部に板ばね部１２ａ〜１２ｄを介し
て連結された方形の枠状部１３と、この枠状部１３上に
載置され被載置部材を真空吸着する複数の吸着部１４を
形成した載置板部１５とを有し、載置板部１５の中央部
下面と上板部８の中央部に固着された円板状部１６との
間にシリコンオイル等の比較的粘性の高い制振材１７が
塗布されている。実際上、上板部８、左右側板部１１
Ｌ，１１Ｒ及び枠状部１３とは、第８図に示す如く、方
形の板体をワイヤカット放電加工機で比較幅狭のスリッ
ト１８ａ〜１８ｆを形成することにより、スリット１８
ａの両端及びスリット１８ｃ，１８ｄ間、スリット１８
ｂの両端及びスリット１８ｃ，１８ｄ間、スリット１８
ａ及びスリット１８ｅ，１８ｆ間、及びスリット１８ｂ
及びスリット１８ｅ，１８ｆ間で薄肉部を形成し、この
薄肉部で板ばね部１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄの作
用を発揮させるように一体形成されている。

また、下板部９の第８図に示すＹ方向端部の中央部及び
第８図に示すＸ方向端部の中央部にそれぞれコ字状鉄心
に励磁コイルを巻回した電磁石１９ａ，１９ｂ及び１９
ｃ，１９ｄが配設され、これら電磁石１９ａ〜１９ｄが
枠状部１３の側壁に固設された磁性板２０ａ〜２０ｄに
所定間隔を保って対向されている。したがって、電磁石
１９ａ及び１９ｂの励磁コイルに通電する励磁電流量を
調整することにより、枠状部１３を板ばね１０ａ〜１０
ｄに抗してＹ方向に微動させ、電磁石１９ｃ及び１９ｄ
の励磁コイルに通電する励磁電流量を調整することによ
り、枠状部１３を板ばね１２ａ〜１２ｄに抗してＸ方向
に微動させることができる。

これら電磁石１９ａ〜１９ｄによる枠状部１３の微動調
整は、載置板部１５の上面の第２図に示すＹ軸の正方向
側端部及びＸ軸の正方向側端部にそれぞれ取付けた測長
ミラー２１ａ，２１ｂに、これらと対向する位置に配設
されたレーザ測長機（図示せず）からのレーザ光を投射
して、その反射光をレーザ測長機に入射させることによ
り、レーザ光の干渉によって枠状部１３即ち載置台７の
絶対距離を測長し、その測長結果に基づき電磁石１９ａ
〜１９ｄの制御回路で、励磁電流量を制御することによ
り、高精度の位置決めを行う。

そして、上板部８の下面の４隅には、第６図及び第８図
に示す如く、下板部９に穿設された透孔２２ａ〜２２ｄ
内に挿入された傾斜カム板２３ａ〜２３ｄが取付ねじに
よって螺着されている。これら傾斜カム板２３ａ〜２３
ｄのそれぞれは、第６図に示す如く、下端面が後述する
可動テーブルの移動方向即ちＹ軸方向に延長し、且つＹ
軸の負方向に前下がりに傾斜するカム面２４に形成され
ている。

一方、基台１の上面における傾斜カム板２３ａ〜２３ｄ
に対向する位置には、第４図〜第６図に示す如く、第５
図に示すＹ方向に延長する案内レール２５ａ〜２５ｄ
と、これらに跨るスライダ２６ａ〜２６ｄとが設けら
れ、これらスライダ２６ａ〜２６ｄの上面に可動テーブ
ル２７が取付けられている。したがって、可動テーブル
２７はリニアガイドによって基台１に対して第５図に示
すＹ軸方向に摺動可能に配設されている。

この可動テーブル２７は、第７図に示す如く、中央部に
基台１に固着された案内筒４及び摺動筒体６を挿通する
透孔２８を有すると共に、傾斜カム板２３ａ〜２３ｄに
対応する上面にそれぞれそのカム面２４に係合するカム
ホォロワとしての回転ローラ２９ａ〜２９ｄが、可動テ
ーブル２７に固定された支持枠３０に固着された軸３１
に回転自在に枢着されている。

そして、可動テーブル２７の上面中央部に、ボールナッ
ト３２が固着され、このボールナット３２が、第５図及
び第７図に示す如く、基台１の前方部に固着されたステ
ッピングモータ３３の回転軸にカップリング３４を介し
て連結されたＹ方向に延長するボールねじ３５に螺合さ
れ、ステッピングモータ３３を回転駆動することによ
り、可動テーブル２７がＹ軸方向に往復動される。この
可動テーブル２７の往復動により、回転ローラ２９ａ〜
２９ｄの傾斜カム板２３ａ〜２３ｄのカム面２４に対す
る転接位置が変更され、載置台７が上下方向即ちＺ軸方
向に上下動される。なお、ステッピングモータ３３は、
軸受ハウジングと一体に作られたマウンタ１５１により
ブロック１５０に取付けられ、ブロック１５０が基台１
に取付けられている。

また、連結部材３の４隅に、第７図及び第９図に示す如
くＬ字状の支持板３６ａ〜３６ｄが取付けられ、この支
持板３６ａ〜３６ｄと載置台７の下板部９の４隅との間
に、載置台７を下方に付勢すると共に、その回動を規制
する板ばね３７ａ〜３７ｄが橋架されている。これら板
ばね３７ａ〜３７ｄのそれぞれは、略台形状に形成さ
れ、その底辺部の中心線を挟んで対称位置に平行なスリ
ット３８が形成されて両側部３９と中央部４０とに分割
され、その両側部３９が下板部９に、中央部４０が支持
板３６ａ〜３６ｄにそれぞれビスによって固定されてい
る。

さらに、第２図において示すように、連結部材３のＹ軸
の負方向側端部のステッピングモータ３３の左側にホー
ル素子等の近接スイッチ４１を取付けた支柱４２が取付
けられ、且つ近接スイッチ４１に対向する下板部９に永
久磁石４３が取付けられ、これら近接スイッチ４１及び
永久磁石４３によって、載置台７のＺ軸方向の原点位置
が検出され、この原点検出信号に基づきステッピングモ
ータ３３の制御回路（図示せず）でステッピングモータ
３３の回転を制御することにより、Ｚ軸方向の位置決め
を高精度で行うことができる。

次に、上記実施例の動作について説明する。まず、載置
台７の載置板部１５の吸着部１４上にウェハ、ＣＲＴシ
ャドウマスク、液晶マスク等の被載置部材Ｍを載置し、
これを吸着保持させ、次いで焦点調整を行う。この焦点
調整は、空気供給源１１１から圧力空気を絞り１１２を
介してノズル１１０に供給して空気マイクロメータ１１
５を作動状態とし、この状態で焦点調整制御装置１１６
を作動状態とする。

このように焦点調整制御装置１１６が作動状態となる
と、目標値設定器１１６ａで予め設定された焦点調整目
標値と、差圧変換器１１３から出力される差圧検出信号
との差値でなる偏差信号が駆動回路１１６ｂに供給さ
れ、この駆動回路１１６ｂから出力されるパルス信号が
可動機構を構成するステッピングモータ３３に供給され
る。このため、差圧検出信号が目標値に対して小さいと
きには、ノズル１１０と被載置部材１０２との間隔が基
準値より広いので、例えばステッピングモータ３３を正
転させる。このようにステッピングモータ３３が正転す
ると、その回転力がボールねじ３５及びボールナット３
３を介して可動テーブル２７に伝達されるので、この可
動テーブル２７がリニアガイドに案内されて前進し、こ
れに設けられた回転ローラ２９ａ〜２９ｄが載置台７の
傾斜カム板２３ａ〜２３ｄの前方部に転接することにな
るので、載置台７が上方に板ばね３７ａ〜３７ｄに抗し
て移動する。このとき、可動テーブル２７は、リニアガ
イドによって精密に案内されて前方に移動するので、可
動テーブル２７の平行度が狂うことがなく、各回転ロー
ラ２９ａ〜２９ｄと傾斜カム板２３ａ〜２３ｄのカム面
２４との転接状態が均一に維持され、且つ載置台７が案
内筒４、ボールベアリング５及び摺動筒体６によって精
密に上下方向に案内されるので、載置台７の平行度が狂
うことなく、載置台７が上昇される。しかも、傾斜カム
板２３ａ〜２３ｄと回転ローラ２９ａ〜２９ｄとが転接
するので、両者間の摩擦抵抗は少なくなり、可動テーブ
ル２７を駆動するステッピングモータ３３の回転トルク
は小さなもので済むと共に、従来例のように載置台７の
大きさに応じた面積の斜面スライダに代えて、小面積の
斜面カム板２３ａ〜２３ｄのみでよいので、載置台７を
Ｚ軸方向に移動させるための部材の慣性質量を極めて小
さくすることができ、したがって載置台全体の慣性質量
も小さくなるので、ステッピングモータ３３によって載
置台７をＺ軸方向に高速移動させる際の慣性力を小さく
することができ、高精度の位置決めを行うことができ
る。

このようにして、載置台７が上昇することにより、被載
置部材１０２とノズル１１０との間の間隔が狭まり、こ
れが基準値と一致した時点で上昇が停止されて焦点調整
を終了する。

逆に差圧検出信号の値が目標値より大きいときには、制
御装置１１６からステッピングモータ３３を逆転駆動す
るパルス信号が出力され、ステッピングモータ３３が逆
転して、可動テーブル２７を後退させて、載置台５を下
降させ、被載置部材１０２とノズル１１０との間隔を広
げ、これが基準位置に達したときに、その下降が停止さ
れて焦点調整を終了する。

この焦点調整を終了した状態で、被載置部材１０２の位
置調整を行うには、被載置部材１０２のＸＹ方向の移動
距離が大きい場合には、粗動テーブル（図示せず）を駆
動機構によって高速移動させて目標位置近傍に移動さ
せ、次いで電磁石１９ａ〜１９ｄの励磁コイルに通電し
て載置台７をＸＹ方向に微動させ、この微動の絶対値を
レーザ測長器（図示せず）で正確に検出し、この検出値
に基づき電磁石１９ａ〜１９ｄの励磁コイルへの通電量
を制御することにより、サブミクロンオーダの位置決め
を行うことができる。このように、ＸＹ軸方向の微動を
行う駆動機構として、電磁石を採用することにより、モ
ータを使用する場合のように振動を発生することがな
く、載置台７のＸＹ方向への移動の際にＺ軸方向への位
置ずれを防止することができる。また、粗動テーブルを
駆動機構によって高速移動させたときに、載置台７の枠
状部１３、載置部１５等の慣性によりこれらがＸＹ平面
内で振動することになるが、載置部１５と上板部８との
間に高粘度の制振材１７が介挿されているので、大きな
制振効果を発揮することができる。

なお、上記実施例においては、載置台５に傾斜カム板２
３ａ〜２３ｄを、可動テーブル２７に回転ローラ２９ａ
〜２９ｄをそれぞれ設けた場合について説明したが、こ
れらを逆関係に設けるようにしてもよい。

また、上記実施例においては、可動テーブル２７がＹ軸
方向に直線往復動する場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、Ｘ軸方向或いはＺ軸方向に直
線往復動させたり、案内筒４を中心として回動させるよ
うにしたりしてもよく、可動テーブルを回動させる場合
には、傾斜カム板２３ａ〜２３ｄを可動テーブルの回動
方向に沿って延長させるようにすればよい。

また、傾斜カム板２３ａ〜２３ｄに係合するカムフォロ
ワとしては、回転ローラ２９ａ〜２９ｄに限定されるも
のではなく、回転ローラに代えてボール、コロ等の転動
体を適用することができ、さらには摺接面積が少ないこ
とから傾斜カム板２３ａ〜２３ｄのカム面２４に係合す
る傾斜面を有するスライダを適用することもできる。

さらに、上記実施例においては、傾斜カム板２３ａ〜２
３ｄ及び回転ローラ２９ａ〜２９ｄを４組設けた場合に
ついて説明したが、これに限らず載置台５の重量に応じ
て適宜組数の傾斜カム板及び回転ローラを適用すること
ができる。

また、上記実施例においては、基台１を高速移動可能な
粗動テーブルに連結する場合について説明したが、これ
に限らず基台１を固定部に固定配置する場合にもこの考
案を適用し得るものである。

さらに、上記実施例においては、この考案を縮小投影露
光装置に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、他のＺ軸方向に移動する移動テー
ブル装置にもこの考案を適用し得ることは勿論である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、ウェハ等の被
載置部材を載置する載置台を基台に対してＺ軸方向に移
動させる移動機構として、基台及び載置台間に可動機構
によって可動される可動テーブルを配設し、この可動テ
ーブルと載置台の何れか一方に複数の傾斜カム板を、他
方に傾斜カム板に係合するカムフォロワを形成するよう
に構成したので、載置台の載置面積が大きくなる場合で
あっても、載置台を複数のカム板及びこれに係合するカ
ムフォロワで分担支持し、載置台を上下方向に移動させ
るための移動機構の慣性質量を従来例の斜面スライダに
比較して極めて少なくすることができ、小さな駆動力で
スティックスリップなどによる振動を発生することな
く、円滑で高精度の位置決めを行うことができる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を適用し得る縮小投影露光装置の一例
を示す概略構成図、第２図はこの考案の一実施例を示す
平面図、第３図は第２図の正面図、第４図は第１図のIV
−IV線断面図、第５図は第２図のＶ−Ｖ線断面図、第６
図は第４図のVI−VI線断面図、第７図は第３図のVII−V
II線断面図、第８図は載置台の載置部を取り外した状態
の平面図、第９図は第７図のIX−IX線断面図である。 図中、１は基台、３は連結部材、４は案内筒、６は摺動
筒体、７は載置台、１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄは
ばね部、１５は載置部、１７は制振材、１９ａ〜１９ｄ
は電磁石、２３ａ〜２３ｄは傾斜カム板、２９ａ〜２９
ｄは回転ローラ、３２はボールナット、３３はステッピ
ングモータ、３５はボールねじ、３７ａ〜３７ｄは板ば
ね、４１は近接スイッチである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ 8418−4Ｍ Ｆ 8418−4Ｍ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に対して上下方向に移動可能な載置台
   を有する移動テーブル装置において、前記基台及び載置
   台間に可動自在に配設された平板状の可動テーブルと、
   該可動テーブルを可動させる１つの可動機構と、前記可
   動テーブル及び載置台の何れか一方に形成された当該可
   動テーブルの可動方向に延長する傾斜カム面を有する複
   数のカム板及び他方に形成された当該カム板のカム面に
   係合するカムフォロワとを備えたことを特徴とする移動
   テーブル装置。
2. 【請求項２】カムフォロワはカム板のカム面に転接する
   転動体を有する実用新案登録請求の範囲第１項記載の移
   動テーブル装置。
3. 【請求項３】載置台は可動テーブルに対向する板部と、
   該板部に弾性的に連結されて水平方向に微動可能な水平
   移動板部とを備えている実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の移動テーブル。
4. 【請求項４】載置台の板部と水平移動板部との間に制振
   材が介挿されている実用新案登録請求の範囲第３項記載
   の移動テーブル装置。