JPH05259024A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光装置等の半導体素子製造装置に用いるウ
エハ位置決め装置の位置決め精度を向上する。 【構成】 レ−ザ−干渉測長器のレ−ザミラ−を弾性ヒ
ンジによる４節リンク機構の連結部材を介してウェハチ
ャックに連結し、レ−ザミラ−面やレ−ザミラ−とウェ
ハ間の距離がテ−ブルの変形により変化しないようにす
る。また、ウエハチャックをテ−ブル上に点状または線
状に支持することにより上記テ−ブルの変形がウエハチ
ャック、レ−ザミラ−、弾性ヒンジ板ばね等に伝わらな
いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程で用いられる露光装置や描画装置に係わ
り、とくにその試料テ−ブルの位置を高精度に測定する
位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の半導体素子製造用露光装置
や同描画装置等におけるウェ−ハなどの被処理物体の位
置決め装置の正面図である。テ−ブル３上には被処理物
体を保持するウエハチャック４がレ−ル６上を滑動可能
に載置され、ウエハチャック４は半導体ウエハ（被処理
物体）５を載置している。テ−ブル３の端部にはレ−ザ
ミラ−２が取付けられ干渉計９からのレ−ザ光を反射
し、干渉計９はその出射光と反射光を比較してレ−ザミ
ラ−２の位置を測定する。レ−ザミラ−２とウエハ５間
の距離Ｌが固定されるので、上記レ−ザミラ−２の位置
からウエハ５の位置が決められる。また、多くの場合上
記テ−ブル３はＸ方向とＹ方向の２軸方向に移動できる
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、レ−ザミラ−２がテ−ブル３の熱膨張や、レ−ル６
の平面度誤差、弾性変形等により変位してその反射面の
向きが変化し、最悪の場合にはレ−ザミラ−２からの反
射光が干渉計に入射しないという問題があった。また、
上記弾性変形はテ−ブル３に作用する駆動力により変化
するので、定量的に把握しにくいことも問題であった。
上記レ−ザミラ−２の反射面の水平方向位置変動に対し
ては構成部材の熱膨張係数を小さくする事によりある程
度は改善できるものの、弾性変形に反射面の向きの変動
に対しては部材の剛性を高くするとその重量が非現実的
に増大することが問題であった。

【０００４】また、ウエハ距離Ｌを縮めれば上記ウエハ
の位置決め誤差を短縮できるのであるが、レ−ザミラ−
２とウエハ５間にはウエハの位置決め用マ−クや同マ−
クからの反射電子検出器等が配置されるので、距離Ｌの
短縮も困難であった。本発明の目的は、上記レ−ザミラ
−２の反射面の向きの変動を除去し、さらに距離Ｌの変
動も低減することのできる位置決め装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、上記レ−ザ干渉測長器のレ−ザミラ−と上記ウエハ
チャック間を、上記ウエハチャックの移動方向（水平方
向）に対して直角方向（垂直方向）のみに変位可能な４
節リンク機構を備えた連結部材により連結するようにす
る。また上記連結部材を、両端部の剛性部材と、上記二
つの剛性部材間を連結する２枚の剛性板材と、上記剛性
部材と剛性板材のそれぞれの端部を連結する弾性ヒンジ
部とにより構成するようにする。

【０００６】また上記連結部材を角棒状の剛性部材と
し、上記剛性部材の長手方向に沿って少なくとも二つの
円形、４角形等の中空孔を設け、さらに上記中空孔間を
上記剛性部材の長手方向に沿って連結する中空の切り込
み部を設け、上記中空孔により肉厚の薄くなった上記剛
性部材の部分を上記４節リンク機構の弾性ヒンジ部とす
るようにする。

【０００７】また、上記連結部材をコロのような転がり
要素により上記テ−ブル上に支持するようにする。ま
た、上記連結部材と上記テ−ブル間に間隙を設けて上記
連結部材を上記テ−ブル上に非接触で支持するようにす
る。また、上記ウエハチャックを上記テ−ブル上に点ま
たは線状に支持するようにする。

【０００８】

【作用】上記連結部材は、垂直方向の変位に対しては上
記４節リンク機構のヒンジ部のヒンジ動作により追随
し、ウエハチャックの移動方向（水平方向）に対しては
強い剛性を示す。このため、従来のレ−ザミラ−２をテ
−ブル３上に搭載するものや、レ−ザミラ−２とウエハ
チャック４間を単純な剛性材により連結する場合に比べ
て、レ−ザミラ−２の面の向きやレ−ザミラ−２とウエ
ハ５間の距離Ｌ等の変化が大きく低減される。

【０００９】また、上記弾性部材は上記転がり要素によ
り上記テ−ブル上に摩擦少なく支持される。また、上記
弾性部材と上記テ−ブル間の間隙により上記弾性部材は
上記テ−ブル上に非接触で支持され、ウエハチャックと
テ−ブル間に作用する摩擦力を低減する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明による位置決め装置実施例の主
要部を示す斜視図であり、本発明を半導体製造用の縮小
投影露光装置に用いられている高精度ＸＹステ−ジに適
用したものである。縮小投影露光装置はＬＳＩなどの半
導体デバイスのパタ−ンをウェハ５上に縮小して露光転
写する。ＸＹステ−ジはウェハ５を所定の間隔で逐次移
動して位置決めする。

【００１１】図１において、テ−ブル３に固定されたチ
ャック４はウェハ５を真空吸着し、送りねじ７を介しサ
−ボモ−タ８により駆動されレ−ル６上を移動する。テ
−ブル３には弾性切欠き方式による一体型弾性ヒンジ板
ばね１ａを介してレ−ザミラ−２ａが連結され，同様に
一体型弾性ヒンジ板ばね１ｂを介してレ−ザミラ−２ｂ
が連結されている。レ−ザミラ−２ａ，同２ｂにはレ−
ザヘッド１１から分岐したレ−ザ光がそれぞれ入射さ
れ、それぞれの反射光は干渉計９ａおよび同９ｂに受光
されてレ−ザ出射光と比較され、比較結果はそれぞれデ
ィテクタ１０ａ，同１０ｂにより検出される。ディテク
タ１０ａ，同１０ｂの各出力は所要の信号処理を施され
てテ−ブル３のＸ方向とＹ方向の移動距離情報に変換さ
れる。

【００１２】図２は上記本発明装置の正面図、図３は同
上面図である。図２において、レ−ザ−ミラ−２ａは弾
性ヒンジ板ばね１ａの先端に支持され、コロ１４（また
はボ−ル）を介してテ−ブル３に軽く接している。ま
た、弾性ヒンジ板ばね１ａは図示のように鋼性のロッド
に円形の孔を適宜設け、円形孔間をスリット状の間隙に
より連結した構造となっている。

【００１３】図４は弾性ヒンジ板ばね１ａのレ−ザ−ミ
ラ−２ａ支持端がテ−ブル３の変形により押し上げられ
た状態を誇張して表現した図である。弾性ヒンジ板ばね
１ａは角棒状の高剛性材に少なくとも２個の円形の中空
孔１００を設け、さらに中空孔１００間を中空のスリッ
ト１０１により連結した構造となっている。

【００１４】このため図示のように垂直方向の変位に対
しては各中空孔１００の端部がヒンジとして作用して折
れ曲がり、また、水平方向の力に対しては高剛性を示し
すので伸縮しない。したがって、テ−ブル３がサ−ボモ
−タ８により送りねじ７を介して駆動されレ−ル６上を
移動する際の弾性変形や外力に対して、レ−ザ−ミラ−
２ａの反射面の向きやウエハチャック４とレ−ザ−ミラ
−２ａ間の距離Ｌ等の変化が少ないという特徴が得られ
る。すなわち、レ−ザ干渉測長器によりウェハ５の位置
決め精度を向上することができる。なお、各中空孔１０
０は必ずしも円形である必要はなく、上記ヒンジ部を形
成できるものであれば４角形、その他の形状であっても
差し支えない。

【００１５】図６に示した従来装置では図５に示すよう
に、テ−ブル３の湾曲によりレ−ザ−ミラ−２ａの反射
面の向きが大きく変化していた。また、ウエハチャック
４とレ−ザ−ミラ−２ａ間の距離Ｌの変化も大きかっ
た。また、レ−ザ−ミラ−２ａとウエハチャック４間を
単純な高剛性で連結する場合も同様であった。

【００１６】また、図６に示すように弾性ヒンジ板ばね
１ａとテ−ブル３間に空隙を設けてコロ１４を省略する
ようにして、弾性ヒンジ板ばね１ａ、１ｂ等には摩擦力
や垂直方向の力が作用しないようにし、中空孔１００や
スリット１０１等により各弾性ヒンジ板ばねを軽量化す
ることもできる。また、図６においてはウエハチャック
４を支持部材１３のみによりテ−ブル３上に点状または
線状に支持するようにして、ウエハチャック４とテ−ブ
ル３間の接触面積を小さくている。これによりテ−ブル
３の変形がチャック４に伝わることを防止できるので、
距離Ｌの変化をさらに少なくすることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、ウエハテ−ブルの変形に
より生じるレ−ザ−ミラ−とウェ−ハとの間の距離変化
を従来装置に比べて５０％以下に低減することができ、
例えば露光装置におけるパ−タンの配列ピッチ誤差を従
来の±０．１μｍ程度からは±０．０５μｍ以下にする
ことができる。また、ウエハテ−ブルの厚みを従来装置
に比べて薄くすることができるので、位置決め装置の高
さが低まり、装置を軽量化することができる。この軽量
化によりウエハの位置決め時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置決め装置実施例の斜視図であ
る。

【図２】本発明による位置決め装置実施例の正面図であ
る。

【図３】本発明による位置決め装置実施例の平面図であ
る。

【図４】本発明による弾性ヒンジ板ばねの変形状態を示
す図である。

【図５】従来の連結部材の変形状態を示す図である。

【図６】本発明による位置決め装置の正面図である。

【図７】従来の位置決め装置の正面図である。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ…弾性ヒンジ板ばね、２ａ，２ｂ…レ−ザミ
ラ−、３…テ−ブル、４…ウェハチャック、５…ウェ
ハ、６…レ−ル、９ａ，９ｂレ−ザ干渉計、１１…レ−
ザヘッド、１４…コロ、１００…中空孔、１０１…スリ
ット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏 清隆 茨城県勝田市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 小林 功 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 古川 貴康 茨城県勝田市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所計測器事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ等の被処理物体を保持する
   ウエハチャックをテ−ブル上に支持して移動し、被処理
   物体の位置決めを行なう位置決め装置において、上記レ
   −ザ干渉測長器のレ−ザミラ−と上記ウエハチャック間
   を、上記ウエハチャックの移動方向（水平方向）に対し
   て直角方向（垂直方向）のみに変位可能な４節リンク機
   構を備えた連結部材により連結するようにしたことを備
   えたことを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記連結部材を、両
   端部の剛性部材と、上記二つの剛性部材間を連結する２
   枚の剛性板材と、上記剛性部材と剛性板材のそれぞれの
   端部を連結する弾性ヒンジ部とにより構成するようにし
   たことを特徴とする位置決め装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、上記連結部
   材を角棒状の剛性部材とし、上記剛性部材の長手方向に
   沿って少なくとも二つの円形、４角形等の中空孔を設
   け、さらに上記中空孔間を上記剛性部材の長手方向に沿
   って連結する中空の切り込み部を設け、上記中空孔によ
   り肉厚の薄くなった上記剛性部材の部分を上記４節リン
   ク機構の弾性ヒンジ部とするようにしたことを特徴とす
   る位置決め装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   上記連結部材を上記テ−ブル上に支持する転がり要素部
   材を設けたことを特徴とする位置決め装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   上記連結部材と上記テ−ブル間に間隙を設け、上記連結
   部材を上記テ−ブルに対して非接触で支持するようにし
   たことを特徴とする位置決め装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   上記ウエハチャックを上記テ−ブル上に点または線状に
   支持する支持部材を備えたことを特徴とする位置決め装
   置。