JPH0340009A - ステージの位置決め制御方法 - 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】 〔概　要〕 直線運動するステージ（試料載置台）上に任意に定めた
基準点を所望の位置に位置合わせするステージの位置決
め制御方法に関し、 前記基準点を前記所望の位置に正確に位置合わせするこ
とのできるステージの位置決め制御方法の提供を目的と
し、 互いに直交するＸ軸とＹ軸からなるＸＹ平面内で駆動部
に駆動されて直線移動し、表面上に任意の位置に設定し
た基準点と、少なくとも前記移動方向とは直交の方向に
それぞれ離して設定した第１観測点と第２観測点とを有
するステージと、前記第１観測点及び第２観測点の前記
ＸＹ平面に任意に設定した原点からの前記ステージの移
動方向の位置座標値を検出し、該位置座標値を電気信号
に変換して実測移動量データとして出力する第１移動量
検出手段及び第２移動量検出手段と、前記第１移動量検
出手段と第２移動量検出手段から入力した実測移動量デ
ータと、予め入力した前記基準点と第１観測点及び第２
観測点の前記ステージの移動方向とは直交方向の前記原
点からの座標値に基づいて、前記基準点の前記ステージ
の移動方向の座標値を算出し、該座標値と予め入力した
予定移動量データとの差値が零になるまで前記ステージ
を前記駆動部を介して移動させるステージ制御部とを含
んで構成し、前記ステージの基準点を前記予定移動量デ
ータで指示した移動量だけ移動させてステージの位置決
めをする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、直線運動するステージ（試料載置台）上に任
意に定めた基準点を所望の位置に位置合わせするステー
ジの位置決め制御方法、特に前記基準点を前記所望の位
置に正確に位置合わせすることを可能ならしめるステー
ジの位置決め制御方法に関する。

最近、半導体装置の論理回路等の論理状態の正常性を診
断する手段として電子ビームテスタの導入が急速に進ん
できている。

この電子ビームテスタは、チップ表面を露出させて真空
中で動作している半導体装置の配線パターンに電子ビー
ムを照射し、配線パターンから放出される二次電子量を
測定し、半導体装置の論理状態の正常性を非接触で診断
するものである。

従って、高集積化した最近の半導体装置の配線パターン
は極めて微細となっているため、半導体装置を載置して
配線パターンを前記電子ビームに正確に位置合わせする
ことのできるステージの位置決め制御方法が不可欠にな
っている。

〔従来の技術〕

次に、従来のステージの位置決め制御方法について図面
を参照して説明する。

第４図は、第１の従来例を説明するための位置決め装置
の要部概略平面図である。

ステージの位置決めは、ステージをＸＹ平面内で面移動
してステージ上の特定位置をこれとは別に定めた所定位
置と一致させるのが通常である。

然し、ここで説明する前記従来のステージの位置決め制
御方法は、第４図に示すようにステージを紙面左右（Ｘ
軸方向）に移させる位置決め装置を採り上げて行うこと
とする。

これは、前記ステージと、該ステージ上に搭載されて前
記Ｘ軸方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に移動する別の
ステージとで構成し、前記ステージと該ステージにより
該ステージ上に載置した試料を自在に平面移動させる位
置決め装置においても、ステージの位置決め制御方法そ
のものは前記ステージの位置決め制御方法と全く同一で
あることによるものである。

一 図において、４０はねじ軸、４１は図示してない入力装
置より予定移動量データとエンコーダ４６から入力した
実測移動量データとの差値が零になるまでモータ４２を
回転させるステージ制御部、４２はモータ、４３はモー
タ４２とねし軸４０を連結するカップリング、４４はね
じ軸４０の両端部を回動自在に支持する軸受、４５はね
し軸４０に螺合するとともにステージ４７を固定して該
ねじ軸４０の回動によりＸ軸方向にステージ４７を自在
に移動する連結ナツト、４６はねじ軸４０に直結したカ
ップリング４３に連結して該ねじ軸４０の累計回転角度
に比例する電気信号を実測移動量データとしてステージ
制御部４１に出力するエンコーダ、４７は連結ナツト４
５に直結してモータ４２の回動によりｘｙ平面のＸ軸方
向に自在に移動するステージをそれぞれ示す。

尚、同し部品・材料に対しては全図を通して同じ記号を
付与しである。

即ち、第１の従来例のステージの位置決め制御方法は、
ステージ制御部４１が入力装置より予定移動量データと
エンコーダ４６から入力した実測移動量データとの差値
が零になるまでモータ４２を回転さて、ステージ４７の
位置決めを行っていた。

また、第５図は、第２の従来例を説明するための位置決
め装置の要部概略平面図である。

なお、ここでの説明もステージを紙面友右（Ｘ軸方向）
に移させる位置決め装置を採り上げて行うこととするが
、これも前述した第１の従来例と同し理由によるためで
ある。

図において、５０はステージ４７に固定されたスライダ
ー、５１はスライダー５０を固定したステージ４７の外
側部に該ステージ４７の移動方向と平行に配設されてス
ライダー５０の移動量を磁気的に検出し移動量を電気信
号に変換して実測移動量データとしてステージ制御部４
１に出力するスケールである。

即ち、第２の従来例のステージの位置決め制御方法も、
第１の従来例で説明したようにステージ制御部４１が入
力装置より予定移動量データとスケール５１カら入力し
た実測移動量データとの差分が零になるまでモータ４２
を回転させてステージ４７の位置決めを行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように従来のステージの位置決め制御方法は、
ステージ制御部４１が入力装置から該ステージ制御部４
１に入力された予定移動量データとねし軸４０の総回転
数から算出した移動量（第１の従来例）若しくはステー
ジ４７の側端部の移動量（第２の実施例）を検出した実
測移動量データとの差値が零になるまでモータ４２を回
転させてステージ４７の位置決めを行っていた。

然しなから、ステージ４７を移動させた際に、連結ナツ
ト４５、ねし軸４０、またステージ４７そのものにも応
力が作用するために、それぞれが弾性変形を起こし、弾
性変位を生ずることになる。

例えば、第４図若しくは第５図において、紙面左方向に
ステージ４７を移動させると、連結ナツト４５により支
持された側部が反対側より左方向に僅かではあるが先に
出る現象、即ち、ステージ４７の傾斜が発生する。

この結果、ステージ４７の移動量を検出した該ステージ
４７の側端部は、ステージ制御部４１が入力装置 置から該ステージ制御部４１に入力された予定移動量デ
ータに対応した予定移動量だけ移動することになるが、
試料等を載置するステージ４７の中心部の基準点の実際
の移動量はステージ制御部４１が入力装置から該ステー
ジ制御部４１に入力された予定移動量データに対応した
予定移動量とは異なってしまう問題、いわゆる予定移動
量と実際移動量とのずれが出る問題があった。

本発明は、斯かる“ずれ”をなくしてステージの基準点
を所望の位置に正確に位置合わせすることのできるステ
ージの位置決め制御方法を提供することを目的とするも
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、第１図の本発明の詳細な説明するための位
置決め装置の要部概略平面図に示すように、互いに直交
するＸ軸とＹ軸からなる゛ＸＹ平面内で駆動部１１に駆
動されて直線移動し、表面上に任意の位置に設定した基
準点にと、少なくとも前記移動方向とは直交の方向にそ
れぞれ離して設定９ した第１観測点１２ａと第２観測点１２ｂとを有するス
テージ１２と、前記第１観測点１２ａ及び第２観測点１
２ｂの前記ＸＹ平面に任意に設定した原点からの前記ス
テージ１２の移動方向の位置座標値を検出し、該位置座
標値を電気信号に変換して実測移動量データとして出力
する第１移動量検出手段１３ａ及び第２移動量検出手段
１３ｂと、前記第１移動量検出手段１３ａと第２移動量
検出手段１３ｂから入力した実測移動量データと、予め
入力した前記基準点にと第１観測点１２ａ及び第２観測
点１２ｂの前記ステージ１２の移動方向とは直交方向の
前記原点からの座標値に基づいて、前記基準点にの前記
ステージ１２の移動方向の座標値を算出し、該座標値と
予め入力した予定移動量データとの差値が零になるまで
前記ステージ１２を前記駆動部１１を介して移動させる
ステージ制御部１４とを含んで構成し、前記ステージ１
２の基準点Ｋを前記予定移動量データで指示した移動量
だけ移動させることを特徴とするステージの位置決め制
御方法により解決される。

０ 〔作　用〕 第１図において、第１移動量検出手段１３ａ及び第２移
動量検出手段１３ｂは、ステージ１２の第１観測点１２
ａと第２観測点１２ｂのそれぞれの移動量を別々に検出
する。

そして、それぞれの上記移動量は、第１移動量検出手段
１３ａ及び第２移動量検出手段１３ｂにより電気信号に
変換されて実測移動量データとしてステージ制御部１４
にそれぞれ出力される。

するとステージ制御部１４は、該ステージ制御部１４に
予め入力された前記基準点にと第１観測点１２ａ及び第
２観測点１２ｂの前記ステージ１２の移動方向とは直交
の方向の前記原点からの座標値に基づいて、前記基準点
にの前記ステージ１２の移動方向の座標値を算出する。

しかる後、ステージ制御部１４は前記座標値と予め入力
した予定移動量データとの差値が零になるまでステージ
１２を駆動部１１を介して移動させる。

この結果、ステージ１２の基準点には、予定移動量デー
タで指示した移動量だけ移動して所定位置に位置合わせ
されることになる。

差値の算出法を第３図の差値を算出する原理を説明する
ための図により更に詳しく説明する。

尚、ココテノ数値“ＸＩ、Ｘ２．Ｘｐ、Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ
ｐ”は全て前記ｘｙ平面の前記原点からの値とする。

Ｘ１及びＸ２はステージ１２が移動を開始して、ある時
間経過後の第１移動量検出手段１３ａ及び第２移動量検
出手段１３ｂが検出したステージ１２のそれぞれの移動
量、Ｙｌ、Ｙ２及びｙρは第１観測点１２ａと第２観測
点１２ｂ及び基準点にのステージ１２の移動方向と直交
方向の座標値をそれぞれ示す。

即ち、座標値（Ｘｉ、Ｙｌ）、（Ｘｐ、Ｙ２）　、（Ｘ
Ｉ、Ｙｐ）　Ｔ：構成される三角形と、座標（ｉ　（Ｘ
ｉ、Ｙｌ）、（Ｘ２．　Ｙ２）、（Ｘｉ、Ｙ２）で構成
される三角形は相似と考えられるから、基準点にのステ
ージ１２の移動方向の座標値Ｘｐを求めると Ｘｐ　　＝　　（１−（Ｙｌ−Ｙｐ）／（Ｙｌ−Ｙ２）
　　）　　Ｘ１＋　　　（（Ｙｌ−Ｙｐ）／（Ｙｌ−Ｙ
２）　）　Ｘ２　　となる。

従って、ステージ１２を移動させるためにステージ制御
部１４に予め入力した予定移動量データをＸ２ とすると、ステージ制御部１４は差値＝Ｘ−Ｘｐが零に
なるように駆動部１１を制御してステージ１２の位置合
わせをする。

〔実　施　例〕

次に、本発明のステージの位置決め制御方法により構成
したＸ軸方向に直線移動するＸステージと、Ｘステージ
上に搭載されてＸステージ上をＹ軸方向に移動するＹス
テージとを備えたステージ位置決め機構の実施例を図面
により説明する。

第２図は、本発明により構成した一実施例の位置決め装
置の要部概略平面図である。

即ち、本発明により構成した一実施例の位置決め装置の
ＸＹステージ機構部は、モータ２１ａに駆動されてＸ軸
方向に移動するＸ軸ステージ２２ａ上に、モータ２１ｂ
に駆動されてＹ軸方向に移動するＹ軸ステージ２２ｂが
搭載され、Ｙ軸ステージ２２ｂが実質的にＸＹＹ面上を
自在に移動するように構成されている。

当然、Ｘ軸ステージ２２ａの移動及びＹ軸ステー・−１
３ ジ２２ｂの移動運動は、それぞれ独立にステージ制御部
２３によって制御されるが、本発明の一実施例の位置決
め装置におけるＸ軸ステージ２２ａ及びＹ軸ステージ２
２ｂは、Ｘ軸ステージ２２ａの位置合わ及びＹ軸ステー
ジ２２ｂの位置合わせを同時に実行するように構成され
ている。

例えば、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点Ｋを前記ＸＹＹ
面上に特に定めた座標値（Ｘｓ、Ｙｓ）を有する測定点
に位置合わせしようすれば、先ずＸ軸方向の予定移動量
Ｘ、及びＹ軸方向の予定移動量Ｙとしてステージ制御部
２３に入力する。

そして、位置決め装置を起動させると、モータ２１ａは
ステージ制御部２３に制御されながら回転を開始して、
カップリング２４ａを介して、軸受２５ａに軸支された
Ｘ軸ポールねし２６ａを回転させる。

すると、Ｘ軸ボールねじ２６ａに軸着するとともに、Ｘ
軸ステージ２２ａを固定した連結ナツト２フａが、それ
ぞれＸ軸方向に移動する。

この結果、Ｘ軸ステージ２２ａ　も連結ナツト２７ａの
移動と同期してそれぞれ移動する。

４ この時、Ｘ軸ステージ２２ａの両側にそれぞれ配設され
たＸ軸スケール（２８ａ　、　２８ａ　’　）は、Ｘ軸
ステージ２２ａの前記両側にそれぞれ固定したＸ軸スラ
イダー（２９ａ　、　２９ａ　’　）の移動量を検出す
る。

そして、Ｘ軸スライダー（２９ａ、　２９ａ”）は、そ
れぞれ検出した移動量を電気信号に変換して実測移動量
データとしてステージ制御部２３にそれぞれ出力する。

すると、ステージ制御部２３は、第３図により詳細に説
明した手順に従って、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点に
の現在位置の座標（ａ　（Ｘｐ、Ｙｐ）の値ｘｐを算出
して、前記予定移動量ＸとＸｐの差値“Ｘ−Ｘｐ”が零
になるまで、モータ２１ａをそれぞれ制御してＸ軸ステ
ージ２２ａを移動させる。

斯くして、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点には、ＸＹＹ
面上に特に定めた座標値（Ｘｓ、Ｙｓ）のＸ座標値がＸ
の線上に位置合わせされることになる。

前記手順によるＸ軸方向の位置合わせと同時に、Ｙ軸方
向の位置合わせが同様な手順により行われる。

即ち、Ｙ軸ボールねし２６ｂに軸着すると共に、Ｙ軸ス
テージ２２ｂを固定した連結ナラ）　２７ｂがＹ軸方向
に移動する。

この結果、Ｙ軸ステージ２２ｂ　も連結ナツト２フｂの
移動と同期して移動する。

この時、Ｙ軸ステージ２２ｂの両端にそれぞれ配設され
たＹ軸スケール（２８ｂ、　２８ｂ’　）も、Ｙ軸ステ
ージ２２ｂの前記両側にそれぞれ固定したＹ軸スライダ
ー（２９ｂ、　２９ｂ’　）の移動量を検出する。

そして、Ｙ軸スライダー（２９ｂ、　２９ｂ’　）は、
それぞれ検出した移動量を電気信号に変換して実測移動
量データとしてステージ制御部２３にそれぞれ出力する
。

すると、ステージ制御部２３は、第３図により詳細に説
明した手順に従って、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点に
の現在位置の座標値（Ｘｐ、　Ｙｐ）の値ｙｐを算出し
て、前記予定移動量ＹとＹｐの差値“Ｙ−Ｙｐ”が零に
なるまで、モータ２１ｂをそれぞれ制御してＹ軸ステー
ジ２２ｂを移動させる。

斯＜シて、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点には、６ ＸＹＹ面上に特に定めた座標値（Ｘｓ、Ｙｓ）のＹ座標
値がＸの線上に位置合わせされることになる。

斯くして、Ｙ軸ステージ２２ｂ上の基準点には、前記ｘ
ＹＹ面上に特に定めた座標値（Ｘｓ、Ｙｓ）を有する測
定点と位置合わせされることになる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によればステー
ジ上に任意に定めた基準点を所望の位置に正確に位置合
わせすることを可能にするステージの位置決め制御方法
を提供することができる。

従って、本発明のステージの位置決め制御方法を取り入
れたステージの位置決め装置を構成することにより、ス
テージ上に載置した試料やステージ上に設置された測定
器等を任意の位置に正確にセソトすることが可能となる
。

例えば、斯かるステージの位置決め装置を電子ビームテ
スタに適用すれば、半導体装置の極めて微細な配線パタ
ーンを電子ビームが投射される位置に正確に位置合わせ
することが可能となり、半７ 導体装置の論理機能の診断がより正確に実施できること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための位置決め装置の
要部概略平面図、 第２図は本発明により構成した一実施例の位置決め装置
の要部概略平面図、 第３図は差値を算出する原理を説明するための図、 第４図は第１の従来例を説明するための位置決め装置の
要部概略平面図、 第５図は第２の従来例を説明するための位置決め装置の
要部概略平面図である。 図において、 １１は駆動部、 １２．４７はステージ、 １３ａは第１移動量検出手段、 １３ｂは第２移動量検出手段、 １４．２３．４１はステージ制御部、 ８ ２１ａ、２１ｂ、４２はモータ、 ２２ａはＸ軸ステージ、 ２２ｂはＹ軸ステージ、 ２４ａ、２４ｂ、４３はカップリング、２５ａ、　２５
ｂ、　４４は軸受、 ２６ａはＸ軸ボールねし、 ２６ｂはＹ軸ボールねし、 ２７ａ、　２７ｂ、　４５は連結ナツト、２８ａ　、　
２８ａ　’はＸ軸スケール、２８ｂ、２８ｂ’はＹ軸ス
ケール、 ２９ａ　、　２９ａ　’はＸ軸スライダー２９ｂ、２９
ｂ’はＹ軸スライダー ４０はねじ軸、 ４６はエンコーダ、 ５０はスライダーをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 互いに直交するＸ軸とＹ軸からなるＸＹ平面内で駆動部
   （１１）に駆動されて直線移動し、表面上に任意の位置
   に設定した基準点（Ｋ）と、少なくとも前記移動方向と
   は直交の方向にそれぞれ離して設定した第１観測点（１
   ２ａ）と第２観測点（１２ｂ）とを有するステージ（１
   ２）と、 前記第１観測点（１２ａ）及び第２観測点（１２ｂ）の
   前記ＸＹ平面に任意に設定した原点からの前記ステージ
   （１２）の移動方向の位置座標値を検出し、該位置座標
   値を電気信号に変換して実測移動量データとして出力す
   る第１移動量検出手段（１３ａ）及び第２移動量検出手
   段（１３ｂ）と、 前記第１移動量検出手段（１３ａ）と第２移動量検出手
   段（１３ｂ）から入力した実測移動量データと、予め入
   力した前記基準点（に）と第１観測点（１２ａ）及び第
   ２観測点（１２ｂ）の前記ステージ（１２）の移動方向
   とは直交方向の前記原点からの座標値に基づいて、前記
   基準点（Ｋ）の前記ステージ（１２）の移動方向の座標
   値を算出し、該座標値と予め入力した予定移動量データ
   との差値が零になるまで前記ステージ（１２）を前記駆
   動部（１１）を介して移動させるステージ制御部（１４
   ）とを含んで構成し、前記ステージ（１２）の基準点（
   Ｋ）を前記予定移動量データで指示した移動量だけ移動
   させることを特徴とするステージの位置決め制御方法。