JPH04337621A - 位置決めステージ装置 - Google Patents

位置決めステージ装置

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JPH04337621A
JPH04337621A JP3137092A JP13709291A JPH04337621A JP H04337621 A JPH04337621 A JP H04337621A JP 3137092 A JP3137092 A JP 3137092A JP 13709291 A JP13709291 A JP 13709291A JP H04337621 A JPH04337621 A JP H04337621A
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Ryoichi Sawaki
澤木 良一
Jun Hane
潤 羽根
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転、上下及びレベリ
ング用位置決めステージ装置に関するもので、特に半導
体製造装置に用いられウエハを縮小投影レンズの焦点位
置および回転方向位置に位置決めするためのセンタ−ス
テ−ジの駆動機構の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置において、ウエハにリソ
グラフィ−加工する場合、水平面内における1方向(X
方向)とこれに直交する他方向(Y方向)に駆動可能な
XYステ−ジ上方の載置台にウエハを載置する。さらに
このXYステ−ジを水平面内における回転方向(Θ方向
)と、この水平面に直交する(Z方向)にウエハの中に
あるマ−クを或る基準マ−クを用いて調整移動させて、
リソグラフィ−加工を行う。
【0003】一般にリソグラフィ−加工装置は、図12
に示すようにL字型ミラ−50とレ−ザ干渉器51とに
よって位置制御が行われるXステ−ジ52、Yステ−ジ
53の上部中央にΘZステ−ジ54を設け、レチクルに
対してウエハの位置を適正に位置合わせして露光するよ
うになっている。この場合、Θ方向の駆動機構は回転成
分誤差を除去するためのものであり、粗動(分解能10
μrad 相当) と微動(分解能1μrad相当) 
調整することにより行う。 また、Z方向の駆動機構は投影レンズ54に対する高さ
方向の位置合わせをするためのものであり、やはり粗動
(分解能1〜2μm)と微動(分解能0.01μm)調
整することにより行う。なお、リソグラフィ−加工作業
における露光は、反射鏡55を有する光源56からの光
を、コンデンサレンズ57、レチクル58、投影レンズ
54を透過させて行う。
【0004】ウエハを載置した台を水平面内のX、Y、
Θ方向に動作させる場合の動作量は、ウエハのローデイ
ング時の移動量とローデイング精度によって決定される
。また、Z方向に動作させる場合は、投影レンズ54と
ウエハ間の距離をオ−トフォ−カス検出器によって検出
し、検出信号に基づいてフィ−ドバックし駆動量を調整
する。なお、これらの位置決め手段の具体的構成につい
ての説明は省略する。以上のごとくして、ウエハを適正
位置にセットした後にリソグラフィ−加工作業に入り、
X方向、Y方向の移動動作を繰り返しながら各チップが
順次加工されるのである。
【0005】図13以降に示したものは、上記位置決め
手段のうちのΘ方向、Z方向に移動調整するための従来
例である。これは、刊行物「自動化技術」(1987,
 第19巻第9号)に開示されているものである。図1
3はΘ、Zステ−ジの縦断面図であり、図14は平面図
である。Q回転板59は円柱状の回転軸60により回転
するようになっており、さらにこの回転軸60は傾きを
防止するために、外周面に対して3方向から摩擦するよ
うに支持する部材が設けられている(接合個所が線状で
ある3線摩擦方式)。 また、その内の1方向からの支持部材は、バネ性を有し
ており、この支持部材に付設されているネジにより、傾
きとラジアル方向のガタが生じないように予圧調整され
ている。また、Θ回転板59の外周部の3個所には、ベ
−ス61との平行面を保持するための平面受けピン62
が設けられているとともに、Θ回転板59の上面はスプ
リング63で押さえてあり浮き上がりを防止するように
なっている。
【0006】Θ回転板59を粗・微動させるには、Θ回
転板59の外周部の一部にレバ−部64を形成し、この
レバ−部64を送りナット65とその移動を受ける微動
用PZT66を介して進退動させながら行う。そして、
粗動はステッピングモ−タ67と高精度リ−ドネジ68
の動作によって行わせ、微動はPZTホルダ69内に設
けられた微動用PZT66の動作によって行わせるよう
になっている。
【0007】次に、Z方向の粗動はインチワ−ムモ−タ
70を用いて行う。図15A、Bはインチワ−ムの概要
図と動作説明図である。このようにインチワ−ムモ−タ
70は、上下2個の円筒部を弾性ヒンジバネで接続した
圧電アクチュエ−タ・ホルダ部71、保持レバ−72、
73でホルダ円筒部に対して押圧保持する可動部74と
、ホルダと保持レバ−を駆動する圧電アクチュエ−タを
有している。 図15Bに示すように、各圧電アクチュエ−タへの電圧
印加を順次切り換えることによって、円筒部を尺取り虫
が動くように上下変位を繰り返させるのである。この場
合、上昇、下降のそれぞれの変位は平均2.5 μm/
ステップとなっている。以上のごとくして、ウエハ75
の適正な位置決めができるのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例は、Θ回転
板59を微動させる場合に圧電素子(ストロ−ク10μ
m)を用いて行うように構成してあるので、回転軸60
のガタ(傾きとラジアル)及び高精度リ−ドネジ68の
バックラッシュ等スラスト方向のガタ成分をできるだけ
とらなければならず、回転軸60に対する予圧圧力を高
めに設定しなければならない。すると、ステッピングモ
−タ67の回転負荷が大となりステッピングモ−タ67
の発熱原因となってしまう。この発熱は、装置の周辺部
材の膨張を招き、ウエハを数μm 上方に変位させてし
まうこととなり、投影レンズが有している焦点深度を遙
かに超えてしまい適正なリソグラフィ−加工ができない
という不具合があった。
【0009】また、Z方向の移動をさせるための構成に
おけるインチワ−ムモ−タは、圧電アクチュエ−タ・ホ
ルダ部71のPZTホルダ71a と可動部74との3
個所の接触部(3線接触部)において磨耗が生じ、動作
中に滑り現象が起こり一定の変位量を得られないという
不具合があった。さらに、可動部74の保持レバ−72
、73の強度が十分でない時、或いは上下の保持レバ−
の押圧バランスが異なっているとXY動作中にZ軸が傾
いてしまい、いわゆる首振り現象を生じさせてしまうと
いう不具合があった。この首振りは、ウエハの位置合わ
せ精度に極めて大きな影響を与えてしまうのである。
【0010】本発明は、上記不具合を解決すべく提案さ
れるもので、ΘZステ−ジの操作により例えばウエハを
レチクルに対して適正な位置決め、精度の高い加工を実
現できる位置決めステージ装置を提供することを目的と
したものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、水平面内を回転可能であるとともにこの回転
面に対する垂直方向に上下動可能な位置決めステ−ジ装
置において、ステージ、ステ−ジを支持するステ−ジ支
軸の回転方向外周に予圧調整可能なベアリングを設けた
水平面内回転機構、およびステ−ジの周側に付設された
ボ−ル部材、ステ−ジ近傍に配設された回転部材に固定
され勾配面を有するカム部材を有し、ボ−ル部材をカム
部材の勾配面に当接させてステ−ジを上下方向に移動さ
せる複数の粗動調整具と、該粗動調整具相互間に配設さ
れた微動調整具とを有する上下方向調整機構とを設けた
ことを特徴とする位置決めステージ装置とした。
【0012】
【作用】以上のごとく、軸受けに嵌合されたステ−ジ支
軸は、ベアリングを介して回転するようになっているの
で、摩擦摺動に比べて回転負荷を減少させモ−タの発熱
防止を図ることができる。また、当接しているカムの傾
斜面とボ−ルとの作動により位置決めステ−ジを上下動
させるようにしているので、大きな予圧を与えることが
でき、ステージの倒れを防止しながら適正なステ−ジ移
動を行わせることができる。
【0013】
【実施例】以下図面を参照しながら、本発明の実施例を
説明していく。図1は、本発明に係る装置の全体概要図
であり、図2以下は各構成部分を示したものである。図
1には示されていないが、図2に示すようにウエハ1は
ウエハチャック2にセットされる。該ウエハチャック2
は、トッププレ−ト3にビス止め等により固定されるよ
うになっている。トッププレ−ト3は、図3の平面図に
示すようにZ板7に付設した抑え部材5によりΘ回転板
16に対してZ方向(上下方向)に可動であるが、Θ方
向(回転方向)に固定状態に設けられている。
【0014】また、トッププレ−ト3は、図4の平面図
に示すようなほぼ三角形状の本体と三角形の頂点に位置
する個所に脚部を有するZ板7にZ微動用PZT6を介
して固定されている。このZ板7の脚部には、トッププ
レ−ト3を上下動させることができるように前記のZ微
動用PZT6が設けられている。Z微動用PZT6は、
図5の正面図に示すようにPZT8と内部のPZT素子
9から構成されており、PZT素子9に電圧を印加する
ことにより矢印方向に伸縮動するようになっている。そ
して、Z板7の3個所に設けられたZ微動用PZT6を
各々伸縮動させることにより、前記トッププレ−ト3を
ベ−ス4に対して傾き調整することができるのである。 さらに、3個のZ微動用PZT9が同時に変位すること
によりトッププレ−ト3は、上下方向に平行移動できる
【0015】また、図6Aの軸受け部断面図に示すよう
に、Z板7の中心に軸10がネジにより垂直に設けられ
ている。この軸10には、軸受け(リニアブッシュ)1
1が嵌合されている。軸受け11には、図6Bの平面図
に示すように長手方向にワリ12が形成されており、図
6Cの平面図に示すようなリニアブッシュ受け13によ
り締め込まれるようになっている。つまり、リニアブッ
シュ受け13はスリット14が形成されており、ビス1
5を締め込むことにより軸10との径ガタを極力少なく
し、かつ上下方向に摺動可能となるのである。
【0016】また、軸受け11には、Θ回転板16が中
央部に形成されている立ち上がり部17を介してビスに
より固定されている。立ち上がり部17の外周には、予
圧のかかった玉軸受け18を介してカムリング19が設
けられている。カムリング19の外周3方には、フラン
ジが等間隔に形成されており、フランジの上面にそれぞ
れカム20が設けられている。フランジ下面には、ピン
40が設けられており、Θ回転板16上に設けられた回
転面に平行な面を有するピン41の上を摺動することで
カムリングの動きを規制する。図7は、カム20近傍の
拡大側面を示したものであり、カム20の上面は傾斜面
に形成されている。さらに、カム20の上方には、カム
軸板21とZ用板22とを固定ビス23で重ね合わせ、
粗動用ボ−ル付ネジ24と微動用ボ−ル付ネジ25とを
有する調整体が設けられている。図8は、カム20周辺
の側面図であり、粗動用ボ−ル付ネジ24の先端に形成
されているボ−ルがカム20の傾斜面に当接しており、
カムリング19とともにカム20が移動することにより
、Z板7が上下動することとなる。つまり、カム20の
傾斜面の高い部分とボ−ルが当接するとZ板7は上昇し
、傾斜面の低い部分と当接すると下降するようになるの
である。なお、カム20と摺動する粗動用ボール付ネジ
24のボール部は、接触部が略球面を有する回転しない
部材でもよい。
【0017】なお、図4に示すようにカムリング19の
フランジの一つには腕部26が突出形成されており、こ
の腕部26はZ方向アクチュエ−タ27の出力軸に設け
られたネジ機構にカムリングバネ28を介して圧接され
ており、Z方向アクチュエ−タ27の駆動によってカム
20を有するカムリング19が前記玉軸受け18の周囲
を回動する。このような回動により前記のようにZ板7
の上下動が可能となるのである。
【0018】また、図6Aに示すようにΘ回転板16に
は、下部に回転板脚部29が形成されており、この回転
板脚部29は予圧のかかった大径玉軸受け30を介して
ベ−ス4にビスで固定されているベ−ス支え31に回転
自在に取りつけられている。さらに、図9の平面図に示
すようにΘ回転板16には腕31が突出形成されており
、この腕31は図10の側面図に示すようにPZT受け
32に設けられたボ−ル33に当接している。PZT3
5は、PZT受け34を介してネジのナット36に固定
されている。ナット36には、バックラッシュが低減さ
れるようにコイルバネ37が連結されており、またカッ
プリング38、減速機39を介してΘ回転駆動モ−タ4
0が連結され駆動するようになっている。なお、Θ回転
板16は図1および図11に示すように、Θ抑え5に設
けられたボ−ル付プランジャ−ネジ41により規制され
るようになっている。
【0019】また、カムリング19には図10に示すよ
うに、同軸で回転するセンサ遮光板42が取りつけられ
ており、このセンサ遮光板42の扇型開角部にカムリン
グ回転角検出用の光電式リミットセンサ43が設けられ
、カムリング19の回転情報を前記Θ回転駆動モ−タ4
0に供給して制御するようになっている。
【0020】以上のごとく構成されているので、トップ
プレ−ト3(すなわちウエハ1)のΘ方向、Z方向の粗
動と微動調整は次のようにして行われる。先ず、Θ方向
の調整をするには、Θ回転駆動用モ−タ40によりΘ回
転板16の腕31を移動させて粗動調整をする。また、
PZT35の駆動により微動調整をする。次にZ方向の
調整をするには、図10に示すようにモ−タ受け44に
保持されたZ方向駆動用モ−タ45とカムリング19と
によって粗動が行われる。また、図5に示すように微動
及びレベリングは3個のZ微動用PZT6により直接ト
ッププレ−ト3を上下方向に微動調整する。
【0021】
【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、Θ回転板
に固定した軸の外周にベアリングを配設しているので、
回転負荷が著しく減少しΘ回転用のモ−タ負荷が減少す
るので発熱がかなり抑えられる。したがって、ウエハを
適正位置に保持させるための障害を無くすことができる
。また、Z方向(上下方向)移動をさせる手段として、
傾斜面を有するカムとこれに当接するボ−ルとの作動に
よって行うように構成しているので、保持力不足による
XY動作時の倒れいわゆる首振りを防止しながら効率よ
く行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】装置の全体概要図である。
【図2】ウエアを載置した状態の平面図である。
【図3】トッププレ−トの平面図である。
【図4】Z板の平面図である。
【図5】Z微動用PZTの正面図である。
【図6】軸受け部近傍の断面図、リニアブッシュの平面
図、リニア受けの平面図である。
【図7】カムの拡大断面図である。
【図8】カム近傍の断面図である。
【図9】Θ回転板の平面図である。
【図10】Θ回転駆動用アクチュエ−タ近傍の断面図で
ある。
【図11】Θ抑え近傍の断面図である。
【図12】従来の露光装置の全体斜視図である。
【図13】ΘZステ−ジの断面図である。
【図14】ΘZステ−ジの平面図である。
【図15】インチワームの概要図および動作説明図であ
る。
【符号の説明】
3  トッププレ−ト4  ベ−ス6  Z微動用PZ
T7  Z板10  軸11  リニアブッシュ13 
 リニア受け16  Θ回転板17  カムリング18
  玉軸受け29  Θ回転板脚部30  大径玉軸受

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  水平面内を回転可能であるとともにこ
    の回転面に対する垂直方向に上下動可能な位置決めステ
    −ジにおいて、ステージ、ステ−ジを支持するステ−ジ
    支軸の回転方向外周に予圧調整可能なベアリングを設け
    た水平面内回転機構、およびステ−ジの周側に付設され
    たボ−ル部材、ステ−ジ近傍に配設された回転部材に固
    定され勾配面を有するカム部材を有し、ボ−ル部材をカ
    ム部材の勾配面に当接させてステ−ジを上下方向に移動
    させる複数の粗動調整具と、該粗動調整具相互間に配設
    された微動調整具とを有する上下方向調整機構とを設け
    たことを特徴とする位置決めステージ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192776A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Tokyo Electron Ltd 載置装置
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CN104091618A (zh) * 2014-06-04 2014-10-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种双重调节装置
CN114393485A (zh) * 2020-10-07 2022-04-26 株式会社迪思科 微调装置和加工装置

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