JPH0543439Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は微動回転ステージ、特に、Ｘ線露光装
置のマスクステージに適用可能な小形、高剛性の
微動回転ステージに関する。

〔技術環境〕 近年の半導体製造用露光装置は高精度化する傾
向にある。とくにＸ線露光装置はマクとウエハを
10〜50μｍの微小なギヤツプを介して保持し、位
置合わせマークを用いて0.1μｍ以下の微小位置合
わせを行なつて0.5μｍ以下の微細パターンを転写
するものであり、最近とくに注目されている。マ
スクを保持するマスクステージには中央部の露光
領域に穴を設けた形状の微動回転ステージが装備
されていて、0.5mrad程度にプリアライメントさ
れたマスクを5μrad程度の精度で微動回転しなけ
ればならない。したがつて微動回転ステージは大
ストローク：1mradで高分解能：1μrad、さらに
高剛性、小型であることが必要である。

〔従来の技術〕

従来の微動回転ステージは、実願昭60−39155
（実開昭61−154322号公報参照）に示されている
ように、固定部１と可動部２と両者を連結する４
個の薄肉可撓部３と可動部の突出し部に接触した
ピエゾ素子４とを含んで構成される。

第２図は従来の微動回転ステージの一実施例を
示す平面図である。第２図に示す微動回転ステー
ジは、固定部１と可動部２は４個の薄肉可撓部３
で一体に形成されている。４個の薄肉可撓部は、
円形の可動部の中心に対して回転対象に配置さ
れ、可動部２の突出部１０と固定部１の間にピエ
ゾ素子４が点接触で連結している。ピエゾ素子４
に電圧を加えるとΔlの変位を発生し、作用点と
回転中心との距離をｒとすると可動部２は薄肉可
撓部３を案内としてΔl／ｒradの回転変位を得るこ とができる。ピエゾ素子４は固定部１と可動部２
の突出部１０に点接触する構造となつているので
可動部２の突出部１０とピエゾ素子４の端面に角
度変位が発生しても、ピエゾ素子４の微小直線変
位をステイツクスリツプのない滑らかな微小回転
変位に変換できる。ピエゾ素子４のストロークは
15μｍ程度であり、ｒ＝50mmとすると、0.3mrad
の回転ストロークとなる。したがつて回転ストロ
ークを大きくする場合、ピエゾ素子４のストロー
クを大きくするか、直線変位の作用点を回転中心
に近づけてｒを小さくする必要がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述した従来の微動回転ステージは、可動部２
の突出部１０に直接ピエゾ素子４を点接触させて
いるので、回転ストロークはピエゾ素子４の発生
変位と作用点の回転中心からの距離で決定される
ので大きなストロークを得られないという欠点が
あつた。

Ｘ線露光装置のマスクステージに適用する場
合、可動部の中央部に露光用の穴が必要で、ピエ
ゾ素子４の作用点と回転中心までの距離が小さく
てできないので、0.3mrad程度のストロークしか
得られず、これはマスクステージの回転ステージ
としては十分ではなかつた。また、ピエゾ素子４
の積層枚数を多くして発生変位を大きくすると比
較的大きなストロークは得られるが、ステージが
大きくなり、ステージ全体の剛性が高くできない
という欠点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の微動回転ステージは固定部と、該固定
部から放射状に突出した少なくとも３個以上の薄
肉可撓部と、該薄肉可撓部の他端で支持した可動
部と、前記固定部と前記可動部の間にあり、前記
可動部の求心方向に第１の弾性ヒンジを介して連
結されたアーム部と、該アーム部と前記固定部の
間にあつて前記アーム部の第１の弾性ヒンジと直
角方向に変位を発生可能でそれぞれ少なくとも１
個ずつの弾性ヒンジを介して前記アーム部と前記
固定部に連結した２個のリニアアクチユエータ、
あるいは圧力保持された２個のピエゾ素子とを含
んで構成される。

また、前記固定部と、前記可動部と、前記３個
以上の薄肉可撓部部と、アームと、弾性ヒンジ部
分とを一体で形成して形成される。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す平面図であ
る。

第１図に示す微動回転ステージは中空の固定部
１と、固定部１の内側にある中空円板状の可動部
２とがあつてこの両部材を連結し放射状に配置し
た４個の薄肉可撓部３と、可動部２の外壁に第１
の弾性ヒンジ６を介して連結したアーム部８と、
これと固定部１の隙間に第２の弾性ヒンジ７を介
して圧入されたピエゾ素子４と、第２の弾性ヒン
ジ７に対向し距離ａずらした位置に第３の弾性ヒ
ンジ９を介して圧入されたピエゾ素子５とを含ん
で構成される。

薄肉可撓部３は可動部２の中心軸ｚに対して回
転対称に配置され、入力アーム８は中心軸ｚを通
る直線状に配置されている。また、第２の弾性ヒ
ンジ７と、第３の弾性ヒンジ９とは回転半径方向
にａの長さだけずらして配置されていて、ピエゾ
素子４および５以外の部品はすべて一体に形成さ
れ、ピエゾ素子４および５は可動部２の接線方向
に変位を発生する姿勢で隙間なく圧入保持されて
いる。

ピエゾ素子４および５に同方向の電圧を加える
と、それぞれΔlの微小直線変位を発生し、ピエ
ゾ素子４および５の一端に設けた第２の弾性ヒン
ジ７および第３の弾性ヒンジ９を介してアーム部
８に伝達される。二つの弾性ヒンジ７および９は
アーム部８にａの長さだけずれて対向し配置され
ているので、ピエゾ素子４および５の変位Δlに
よつてアーム部８に偶力Ｆを発生しアーム部８を
回転させる。この時、アーム部８の回転中心から
第１の弾性ヒンジ６までの距離をｂとすると、第
１の弾性ヒンジ６においては変位Δlは拡大され
てΔl2b／ａとなる。可動部２は４個の薄肉可撓部３ によつて固定部１に支持されているので、回転方
向以外には拘束されていて、アーム部８の拡大変
位を変換してΔl2b／arradの回転変位を得る。アー ム部８の傾きにともない第１の弾性ヒンジ６には
回転トルクと引張力を受けるが、回転変位1mrad
程度ではきわめて小さい力であり、弾性ヒンジ内
で傾きを許容し、薄肉可撓部３の回転案内による
高精度な回転変位を得ることができる。

また、ピエゾ素子４および５は弾性ヒンジ７お
よび９を介して固定部１に圧入保持されているの
で、回転運動にともなつてアーム部８が傾いても
ピエゾ素子４および５の両端には片当たりや隙間
が発生することがないので、バツクラツシユやス
テイツクスリツプのない滑らかで再現性の良い回
転変位を得ることができる。

さらに可動部２と薄肉可撓部３とアーム部を一
体で締結部なく形成しているので、ねじなどによ
る接合部のズレが発生せず、高剛性な動特性を得
ることができる。

前記駆動方法の他に、ピエゾ素子４および５に
異なる方向の電圧を加えたり、大きさの異なる電
圧を加えることにより、分解能をさらに小さくす
ることも可能である。

〔考案の効果〕

本考案の微動回転ステージは可動部から突出し
た突出部を直接１個のピエゾ素子で駆動するた
め、1mrad程度の比較的大きな回転変位を得る場
合、ピエゾ素子を長くして変位を大きくしたり、
ピエゾ素子の作用点を回転中心に近づける代わり
に、ピエゾ素子などのリニアアクチユエータを２
個設けたアーム部で変位を拡大して駆動すること
によつて、高分解能でかつ、1mrad程度の比較的
大きな微動回転変位を得ることができるので、Ｘ
線露光装置のマスクステージなどに搭載でき、マ
スクのプリアライメント精度をラフにできるとい
う効果がある。

さらに、アーム部に２個のピエゾ素子を設ける
ことによつて変位を拡大しているため、露光エリ
アを確保する場合のように可動部が中空であつて
も、２個のピエゾ素子に加える電圧を制御するこ
とによつて、回転変位の分解能や最大変位を選定
することができるので、小型で高剛性であるとい
う特徴を失わずに高精度の微動回転ステージを実
現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す平面図、第２
図は従来の微動回転ステージの一実施例を示す平
面図である。 １……固定部、２……可動部、３……薄肉可撓
部、４，５……ピエゾ素子（リニアアクチユエー
タ）、６，７，９……弾性ヒンジ、８……アーム
部、１０……突出部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 固定部と、該固定部から放射状に突出した少
   なくとも３個以上の薄肉可撓部と、該薄肉可撓
   部の他端で支持した可動部と、前記固定部と前
   記可動部の間にあり、前記可動部の求心方向に
   第１の弾性ヒンジを介して連結されアーム部
   と、該アーム部と前記固定部の間にあつて前記
   アーム部の第１の弾性ヒンジと直角方向に変位
   を発生可能でそれぞれ少なくとも１個ずつの弾
   性ヒンジを介して前記アーム部と前記固定部に
   連結した２個のリニアアクチユエータとを含む
   ことを特徴とする微動回転ステージ。 ２ 上記固定部と、薄肉可撓部と、可動部と、ア
   ーム部とを一体で形成しリニアアクチユエータ
   が圧入されていることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の微動回転ステージ。 ３ 上記２個のリニアアクチユエータがピエゾ素
   子であることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の微動回転ステージ。