JPS6050921A - 上下駆動装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は上下駆動技術に関し、特に焦点合せ技術に適用
して有効な技術に関するもので、たとえば半導体製造装
置における外観検査装置や露光装置などの焦点合せを必
要とする装置に適用して有効な技術に関するものである
。

〔背景技術〕

半導体装置の製造においては、いかに多量のものをいか
に歩止りよく、品質のよいものを製造するかが大きな問
題である。そのため、例えば外観検査装置にあっては、
焦点合せ操作が容易で、しかも確実に被検査物上の欠陥
を検出できるようにしなければならず、露光装置にあっ
ては、焦点合せ操作が容易でしかも正確な、ぼけのない
露光をすることが必要である。そのため、発明者は上下
駆動技術、特に半導体製造装置の焦点合せ技術について
、以下に述べるような技術を開発した。

第１図及び第２図は、主にウェーハやマスクの外観検査
装置に使用するために考えられる上下駆動装置の斜視図
及び側面図、第３図は露光装置に使用するために考えら
れる上下駆動装置の断面図である。なお、第１図から第
３図では光学系は省略している。

以下、図面を用いて説明する。第１図に示すように、主
に外観検査装置に用いた位置合せ機構は、前後左右に移
動できるＸＹテーブル１と上下動できる被検査物載置台
（以下単に載置台）２からなっている。前記載置台２上
には、例えばウェーハ３を載置し、三方向から弾力的に
作用する板ばね４を介して、それぞれ固定台５に固定保
持されている。第２図は第１図の■方向から見た側面図
である。第２図に示すように、載置台２の下部にはＸＹ
テーブル１に固定されたモータ６と、前記モータ６によ
多回転するＸＹステージ１と平行な回転ネジ７と、前記
回転ネジの回転を水平運動に変換する駆動方向変換ブロ
ック８、さらに前記変換ブロック８に接続しているロー
ラ９が一定の高さに配設されている。このローラ９は、
第２図で示すように、ＸＹステージ１の下面に取り付け
である右下りの傾斜面を有するテーパブロック１０と接
触しておｐ、前記ロー２９の左右動によシ、板ばね４の
復元力に抗して、又は応じてテーパブロック１０、つま
りは載置台２が上下動するようになっている。しかしな
がら、このような上下駆動機構には次のような問題点が
あることを発明者は見い出した６ ＋１）　載置台２において、テーパブロック９を配設し
た側の変位幅が、それに対向する側よりも大きいため、
載置台２自体が傾むくことになｐ、そのため、被検査物
３の検査位置を変えるたびに、光学系と被検査物３間の
焦点距離がずれてしまうので、再度焦点距離を正確に合
せる必要があり、検査効率が非常に悪かった。

（２）テーパブロック１０の斜面の角度は、一定に設け
られているので、ローラ９の左右動量に対して、上下動
の変位量が一定であるため、載置台２を微動するか又は
粗動するかのどちらか一方しかできなかった。そのため
、微動ができる機構にした場合には、焦点合せに必要な
時間が長くなる。

また、粗動ができる機構にした場合には、正確な焦点合
せをすることが困難である。また、微動及び粗動ができ
るようにするには、おのおのの機構を設ける必要があり
、操作が複雑になり、また装置自体も大型化してしまう
。

（３）　一般に焦点距離を検出するために、被検査物表
面に不活性ガスを吹きつけ、その時の圧力変化により、
光学系と被検査物の間隔の変化を検出するガスマイクロ
メータを用いているが、被検査物自体が傾斜しているの
で、前記マイクロメータの検出結果は不正確となシ、そ
れに同期している上下駆動装置の焦点合せ動作は不正確
であった。

以上のことから、焦点合せを正確に行なうためには、被
検査物が水平のまま上下動できるものであればよいと考
え、第３図の上下駆動装置を考えた。弾性を有する円筒
部１１は、弾性限度の大きい金属で造られた円柱を、第
３図に示すように、同心円状にくり抜いて中空部１２を
形成し、前記円筒部１１の上面及び下面側に、それぞれ
薄板上の弾性体１３及び受圧体１４を形成する。また、
円筒１１の側面部は、弾性体１３及び受圧体１４の固定
部１５となり、前記弾性体１３及び受圧体１４よりも厚
く形成されている。前記円筒部１１の中心には支柱１６
が形成され、その支柱１６は弾性体１３と受圧体１４と
を連結支持している。

前記受圧体１４の底面には、その面に対して一定の圧力
を与えることができる駆動源１７を有しおり、その駆動
源１７には空部１８と前記空部１８にガスを導入するガ
ス導入口１９を設けである。

さらに弾性体１３の上面の中心には載置台２０が接続さ
れている。この上下駆動装置は、次の動作をする。ガス
導入口１９からガスを駆動源１７に圧入すると、逃げ場
のないガスは、受圧体１４の底面を押圧して、受圧体１
４の応力、支柱１６０重量及び弾性体１５の応力に抗し
て弾性体を上動し、載置台２０を上動している。そのた
め、この上下駆動装置にあっては、上下動全粗動と微動
を単一な機構で行なうことができず、きわめて効率が悪
かった。　゛ 〔発明の目的〕 本発明は、被検査物に対して焦点合せをするときに、微
動と粗動を単一な機構を用いて、容易でかつ正確な焦点
合せができうる技術を提供することでおる。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、端部を固定した弾性体の中心部を所定量上昇
させた時に、前記弾性体の端部と中心部との間の所定位
置で前記弾性体と当接するストッパを設けたことによシ
、前記ストッパが弾性体に当接する前後において一定の
力に対する弾性体の変位量を変化せしめて、同一機構に
て微動及び粗動を行なえるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。第
４図は、本発明の一実施例における上下動機構を用いた
外観検査装置の概略図、第５図は本発明の一実施例であ
る上下動機構の断面図、第６図（５）及び（ａは、本発
明の一実施例である上下駆動装置の要部拡大断面図、第
７図は、力と変位量の関係を示す図である。

第４図において、外観検査装置は大きく分けて、位置合
せ部２１、光学系２２及び処理部２３から成っており、
この位置合せ部２１は、光学系２２と被検査物たとえば
ウェーッ・３２の検査面の平面方向の位置を合わせるＸ
Ｙテーブル１と焦点合せをする上下動機構２４から成っ
ている。光学系２２は光源２５及び反射鏡２６からの光
をレンズ２７、ハーフミラ−２８、対物レンズ２９等を
介してウェーハ２４の検査面に当て、その反射光を処理
部２３へ送っている。処理部２３ではその反射光をもと
に光電変換し、鍾々の解析を行なっている。

第５図は、本発明の一実施例である上下動機構の構成を
以下に述べる。

３１は弾性を示す円板状の弾性体であり、中心部は上下
動自在となっており、その中心部上方に、被検査物例え
ばウェーッ・３２を載置する載置台３３が設けられてい
る。３４は前記弾性体３１の端部を固定するために円筒
状に形成した固定部で、その上部は弾性体３１で蓋状に
接続されている。また、この固定部３４は弾性体３１よ
りも厚くなっている。３５は駆動源で、これは固定部３
４と、その下部で接続固定されている円板状の弾性を有
する受圧体３６とで密閉された空部３７を形成し、かつ
駆動源３５外部から空部３７内にガスを圧入するための
ガス導入口３８を設けている。３９は支柱で、弾性体３
１と受圧体３６の中心部を連結支持している。これら駆
動源３５．受圧体３６゜ガス導入口３８及び支柱３９で
本発明の一実施例である上下動機構の駆動部を構成して
いる。４０はストッパで、その一端は、固定部３４の上
部と接続し、他端は弾性体３１が所定量上昇した際に、
前記弾性体３１の中心部と端部の間の所定位置で円状に
当接するようになっている。

次に、これらの動作について図を用いて説明する。

ガス導入口３８より空部３７内にガスを圧入すると、ガ
スは逃げ場がないので駆動源３５の内壁及び受圧体３６
の下面を押圧するが、駆動源：３５の内壁は厚く形成さ
れているので、薄く形成しである受圧体３６が押し上げ
られる。この受圧体３６が押し上げられると、支柱３９
を介して連結した弾性体３１も前記受圧体３６と同期し
て上動し、弾性体３１の中心部が、ある所定量上昇する
と、ストッパ４０の一方端が弾性体３１の中心部と他端
の間において当接するようになっている。第６図（５）
は弾性体３１が上動していない平常時における上下動機
構の要部断面図、第６図（ハ）は弾性体３１が力Ｆを加
えられ所定量△Ｚ上外して、基準長さｔのストッパ４ｏ
と当接部ａにおいて当接した時点における上下動機構の
要部断面図である。このようにストッパ４０が弾性体３
１に当接した後、さらに力を加えて前記弾性体３１を上
動させて、光学系とウェーハ間の焦点距離を微調整でき
るようになっている。第７図は、第５図に示すようにガ
ス導入口３８から駆動源３６の空部３７ヘガスを圧入し
たことにより生ずる弾性体３１を押圧する力と、前記弾
性体３１の変位量を示す図である。

ここで、変位量は平常時における弾性体の中心位置をゼ
ロとしている。第７図で示すように、平常時（第６図（
２）の時点）における弾性体３１（受圧体３６）に力を
一定に印加していくと、変位量も一定に増加していくと
、変位量も一定に増加していき、変位量が△Ｚに達する
。この時の力はＦで弾性体３１にストッパ４０に当接し
ている時点（第６［Ｅ＋＠）を示している。さらに同様
の割合で力を印加していくと、当接前の変位量よシもｌ
卦さくなる。つまり、ストッパ４０が弾性体３１に当接
する前は、一定に増加する力に対して変位量が大となり
、当接後は変位量は小となっている。この変位量が大で
ある区間Ｃは粗動区間、変位幅が小である区間りは微動
区間となる。これは、弾性体３１の端部から中心部の所
定位置にストッパ４０の一端を設けて、前記弾性体３１
が所定量上動した時に当接させることによ）、当接前後
において、弾性体３１の一定に増加する力に対する変位
量を制御、つまり微動及び粗動を同一機構で制御できる
ようにしたのである。

〔効果〕

（１）弾性体を所定量上動したときに、ストッパが前記
弾性体の中心部と端部の間で当接せしめることにより、
弾性体の上動する動作を抑制するという作用で、当接前
後において微動と粗動の変換ができるという効果が得ら
れる。

（２）弾性体を所定量上動したときに、前記弾性体の中
心部と端部の間で当接するストッパを設けることにより
、単一な機構で微動及び粗動ができるという作用で、そ
の機構の操作が簡単で、しかも制御性が向上し、さらに
は上下駆動装置を小型化できるという効果が得られる。

以上、本発明者によって外された発明を、実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。たとえば、微粗動
範囲を変えるため、ストッパの基準長さを変化させるこ
とや、ストッパの形状金変える事及び弾性体を支柱を介
さず直接又は他の駆動部を用いて上下動させてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明を、その背景となったオＵ用分野である牛導体装置及
びそれを形成するマスクなどの外観検査等の焦点合せを
する技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、上下方向に位置合せ
する必要がある装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は考えられる上下動機溝の斜視図、第２図は第１
図の側面図、 第３図は考えられる上下動機構の断面図、第４図は本発
明の一実施例である上下駆動装置を使用した外観検査装
置の概略図、 第５図は本発明の一実施例である上下駆動装置、第６図
（６）、（ト）は本発明の一実施例である上下駆動装置
の要部断面図、 第７図は力と変位量の関係を示す図である。 １・・・ＸＹテーブル、２，２０．３３・・・検査物載
置台、３．３２・・・ウェーハ、４・・・板ばね、訃・
・固定台、６・・・モータ、７・・・回転ねじ、８・・
・駆動変換ブロック、９・・・ローラ、ｌＯ・・・テー
パブロック、１１・・・円筒部、１２・・・中空部、１
３．３１・・・弾性体、１４．３６受圧休、１５．３４
・・・固定部、１６．３９・・・支柱、１７．３５・・
・駆動源、１８．３７・・・空部、１９．３８・・・ガ
ス導入口、２１・・・位置合せ部、２２・・・光学系、
２３・・・処理部、２４・・・上下駆動機構、２５川光
源、２６・・・反射鏡、２７川レンズ、２８・・・ハー
フミラ−１２９・・・対物レンズ、３ｏ・・・円筒部、
４ｏ・・・ストッパ、ａ・・・当接部、Ｆ・・・カ、Δ
Ｚ・・・変位量、Ｃ・・・粗動区間、Ｄ・・・微動区間
、Ｌ・・・基準長さ。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫ｔ（５，−、。 （・１ ゛、−− 第　１　図 ／ 第２図 第　３　図 第　４　図 １　１ Ｌ　Ｊ 第　５　図 第　６　図（Ａ） ｄ２ 第　６　図（Ｂ） 第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心部が上下動自在となっている平板状弾性体と、
   前記弾性体の端部を固定する固定部と、前記弾性体を上
   下動させる駆動部と、所定量上動した際に前記弾性体の
   端部と中心部との間の所定位置で当接するストッパとを
   備えている上下駆動装置。 ２、固定部を円筒側面状に形成し、さらに前記円筒に即
   して弾性体を円板状に形成し、かつストッパの一端が前
   記固定部に接続されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の上下駆動装置。