JPS6069593A

JPS6069593A - 微動ステ−ジ機構

Info

Publication number: JPS6069593A
Application number: JP17893983A
Authority: JP
Inventors: 定夫杉山
Original assignee: Tateisi Electronics Co; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-04-20
Also published as: JPH0449675B2

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】〈発明の技術分野〉本発明は半導体製造装置、精密測定機、精密加工機等に
適所する微動ステージ機構に関する。

〈発明の背景〉最近、大規模集積回路においては、素子性能の向上のた
めサブミクロンのウェハ加工技術が要求されており、こ
れには、良質なマスクパターンを用い、近紫外線または
Ｘ線にょリウェハに露光転写する方式がとられている。

この場合、サブミクロンオーダの露光精度を得るために
は、更に一桁上の精度をもつ位置決め機構が必要となる
。

一般に、マスクとウェハの位置検出には、両者に目印を
複数個設け、これを光ビームと受光器を使って計測制御
し、目印マークの一致を検出する方法が行なわれており
、従って、ウェハとマスクを水平方向に微動する機構が
必要となる。さらに、ピンボケを防止するため、ウェハ
とマスクとのギャップと相互の傾斜角を微動する機構も
必要となる。上記の要求に鑑み、従来は第１１図乃至第
１４図に示すステージ機構が提案されている。

第１１図および第１２図に示すステージ機構は、ステー
ジ１の下面へＸ軸およびＹ軸方向に夫々平行な支持壁１
４．１５．１６．１７を備え、各支持壁をそれぞれ圧電
素子ｓａ、ｓｂ。

８ｃ、３ｄを介して対応する固定壁４　ａ　、４　ｂ、
４　（、４ｄに支持し、Ｘ軸方向また（よＹ軸方向に対
向する一対の圧電素子の印加電圧をｉｌｌ　ｍｌするこ
とにＪ：って伸縮させ、ステージをＸ軸方向、Ｙ軸方向
に微動するものである。し力）し、斯るステージ（幾構
は、かりＪＣ、ステージ１カ４　Ｙ　４伯方向に微動す
るとき、Ｘ線」二の圧電素子Ｂｂ、Ｂｄとステージ支持
（１１ψ４ｂ、４ａとの間（ま摺旬１し、このため各圧
電素子Ｂａ　、Ｂｂ、８Ｃ＋８ｄとステ−ジ支持壁７ａ
、７ｂ、７ｃ、７ｄと（よ（習動１１Ｊ能な結合構造と
なしており、このため、ステージと用電素丁−との間に
すき開力く生し、／く・ンクラッシュ、ヒステリシス等
により精密モ次動力Ｓ困難１］、つ振１１ｉｎ＋のブこ
めに微動制定時間も長びく等の問題がある。

第１３図および第１４図に示すステージ機構は、１）１
１記従来例と同様にステージ１の下面へＸ。

Ｙ軸方向に互いに１１行な支持壁７　ａ　、　７　ｂ、
７ｃ。

７ｄを（＋ｉｆｉえ、名支持壁を対応する固定壁４ａ。

４１）、４　（、４ｃｌに）くネ９を介して支持すると
共に、固定壁に夫々Ｔｊｉ磁石ｇａ、ｇｂ、９ｃ。

９ｄを配備してその電極を支持壁に対し一定間隙を設け
て対向配備しており、Ｘ軸またはＹ軸線上の電磁石９ａ
　、９ｂ、９ｃ、９ｄの吸引力を制御し、バネ力との釣
り合いを利用してＸ軸。

Ｙ軸方向に水平微動するもので、かかる機構の場合、磁
気干渉により各軸の制御は複雑であり、且つ磁気漏洩を
防ぐために装置が大型化される等の不都合がある。更に
、」二記各従来の機構は、微動方向が水平面上における
Ｘ、Ｙ軸の２方向のみであり、上下方向および前後また
は左右傾斜の微動は不可能であり、このため、別途の微
動機構を付加する必要が生じ、機構が複雑且つ大型化す
る等の幾多の問題がある。

〈発明の目的〉本発明は、構成簡易にして角度、」二下、水平方向の微
動を実現し、装置の小型化、軽イ１−化に優れた効果を
有する微動ステージ機構を提供することを目的とする。

〈実施例の説明〉本発明の微動ステージ機構は、ワーク支持台をなず移動
ステージ１に対し、Ｘ軸およびＹ軸線」乙に互いに＆−
１向して４本の棒状弾性部材２ａ　。

２１３　、２ｃ　、　２　（＋の」二端を取付けると共
に、各弾性部＋、ｌｌａ　、ｚｂ　、２Ｃ，２ｄの下部
には、夫々電圧印加により伸長、収縮するピエゾ等の圧
電素子３　ａ　、　３ｂ、３ｃ、３ｄを対向して取付は
固定し、各圧電素子３ａ、３ｂ、］ｃ、３ｄの対向側面
を、取付基板５上に突設された平面方形をなす固定部材
４の各側面に固定支持している。前記各弾性部材２ａ、
２ｂ、２Ｃ２２ｄの」−不肖端部には、夫／７薄肉の屈
曲部２１．２２を形成して、棒状弾性面“材に一定の可
撓性を附与している。尚、」−記弾四部材は、板ノくネ
にて構成するもｉ」い。

然して、移動ステージ１の水平微動に際し、対をなす一
方の圧電素子３ｂを−Ｐだけ収縮させ、他方の圧電素子
３ｄを＋Ｐだけ伸長させ、且つ直交方向に位１１ｑシた
圧電素子３ａ　、３ｃを夫々−９だけ収縮させるべく印
加電圧を制御することにより、ステージ１は右方向へδ
ｘ、（δｙ）微動する。また、第５図において、各圧電
素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをそれぞれｒだけ収縮すべ
く印加電圧を制御するとき、各弾性部材２ａ　、２ｂ　
、２Ｃ，２ｃｔはたわみ作用によってステージ１を上方
にδＺ微動し、連に冬用ＩＩへ子を膨張することにより
ステージは下方へ微ｉｆｕ＋する。更に、第６図におい
て、圧電素子３ａをＳだけ伸長させ、圧電素子３ｂ、３
ｄを８．／！２．ｔ２け伸長さぜることによりステージ
１はβ方向にδβだけ傾斜し、逆に、第７図に示す如く
、圧電素子３ｂを５だけ伸長させ圧電素子３ａ、３Ｃを
Ｓ／２だけ伸長させることにより、ステージ１はα方向
にδ。たけ傾斜する。これら５つの方向への微動４作と
圧電素子の制御状態をまとめると次表の如（なる。尚α
、β方向につｔｌ）ては、これ以外の組合せが可能であ
る。

（但し、（１）は伸長、（−）は収縮を示す）」二記本
発明の微動ステージ機構により、マスクとウェハの位置
合せを行なう場合、第８図に示す如く、ステージ１の上
面にウェハ１０を配備して真空チャック等にて固定し、
且つウエノ）１０の」一方に一定ギャップを存してマス
ク１１を配備しており、１）１記ギャップは、マスク１
１の周辺部に配設された例えば静電容量式ギャップセン
サ６ａ、６ｂ、６Ｃにより計測すべく構成している。今
、マスクとウニ／％が所定位置にセットされると、各ギ
ャップセンサ５ａ、、５ｂ。

６Ｃが作動して、マスクとウェハとの間のギャップが検
出され、かかるデータにもとすき、第１０図に示す制御
回路にて、マスクとウェハとが平行且つ所定のすきまに
て位置決めされるへく各圧電素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３
ｄの印加電圧を算出し、駆動回路ａ、ｂ、ｃ、ｄにより
各圧電素子に所定の電圧が印加される。この電圧印加に
より、ステージ１はＺ方向微動とα、β方向傾斜微動を
行ない、正確な位置が決定される。次いで、レーザービ
ーム等の光を投光器１２ａ、１２ｂによりマスク１１と
ウェハ１０の合せマークｌｉｔ、１０１に当て、その透
過光＋７１をステージ１の下方に配備した受光器］、　
３　ａ　。

１３ｂにより検出し、この光量か最大となるよう各圧電
素子を伸縮させてステージ１をＸ、Ｙ軸方向に水平微動
することによって、マスクとウェハとは正確に位置合せ
され、且つ正確なＭ（％光を行ない得るのである。

〈発明の効果〉本発明は上記の如く、ステージ１に４本の弾性部材を固
定し、各弾性部材の端部を夫々圧電素子を介して固定部
祠に支持し、前記圧電素子に印加する電圧を制御してス
テージを前後、左右、上下、前後傾斜、左右傾斜の５方
向に微動するようにしたから、従来装置に比較して構成
、制御が簡易月つ小型化し、高速微動および分解能の向
上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図の平面図、第３図は第１図の右側面図、第４図乃全第
７図は作動状況を示す正面図、第８図は微動ステージ機
構の使用例を示す概略図、第９図は第８図の平面図、第
１０図は装置の回路構成例を示すブロック図、第１１図
は従来例の側面図、第１２図は第１１図の平面図、第１
３図（，１他の従来例の側面図、第１４図はその平面図
である。１・・・・・・ステージ２ａ　、　２ｂ　、　２Ｃ、２ｄ　・・・−・；弾性部
材３ａ　、　３ｂ　、　３ｃ　、　３ｄ　−・−圧電素
子４・・・・・固定部（Ａ昔ＡＣ訂 ’ｉ＋　６　ａ牙７　爾　／苔β■

Claims

【特許請求の範囲】

ワーク支持台をなす移動ステージと、該ステージの適所
に固定された４本の弾性部材と、各弾性部材の一端に固
定された４個の圧電素子と、各圧電素子の他端を支持し
た固定部材とから構成され、各圧電素子の印加電圧を制
御して移動ステージを前後、左右、上下９前後傾斜、左
右傾斜の５方向に位置調整するようにしたことを特徴と
する微動ステージ機構。