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発明の名称 位置決め装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−216220
公開日 平成6年(1994)8月5日
出願番号 特願平5−6436
出願日 平成5年(1993)1月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 角田 正弘 / 小林 敏孝
要約 目的
磁界などの環境の影響を受けることなく、高精度な原点検出及び微小領域の高精度な位置検出を行うことにより、ウェハの高精度な位置決めを行うこと。

構成
本発明のウェハ位置決め装置は、試料台9とそれを、X軸,Y軸方向の微小移動とX軸,Y軸,Z軸回りの微小回転させる微動機構10とZ軸方向の上下移動を行う粗Z機構とX軸,Y軸方向の大きな移動を行う粗動機構12とX軸方向の位置を計測するためのXレーザ測長器13と、Y軸方向の位置とZ軸回りの回転量を計測するYレーザ測長器14で構成されている。
特許請求の範囲
【請求項1】日位置決め対象を位置決めする装置において、エアマイクロメータを当該装置の機械的原点位置の検出装置とするよう構成したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項2】請求項1記載の位置決め装置において、被位置決め対象を保持するチャック自体の位置を直接検出し、装置の原点とすることを特徴とする位置決め装置。
【請求項3】請求項1記載のエアマイクロメータを複数個用いることにより、回転中心を保有しない位置決め装置の回転方向の原点検出を行い、さらにその回転量を計測することを特徴とする位置決め装置。
【請求項4】請求項1,2又は3記載の位置決め装置を所有することを特徴とする半導体製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造に使用される半導体製造装置、特に縮小投影露光装置,電子線描画装置などの試料台に係り、高精度な位置決めに好適な構造と測長方法を有する位置決め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、半導体製造装置の性能向上が要求されている。特に縮少投影露光装置は、半導体集積回路の原画であるレティクルとウェハの相対位置や、各々の絶対位置を高い精度合わせる必要があるため、ウェハ位置決め装置の精度向上が重要となっている。
【0003】ウェハ位置決め装置は、ウェハを真空吸着し保持するウェハチャックとそれを保持しZ軸回りに回転移動が可能な粗θテーブルとそれを駆動する駆動系とその他付加機能のためのセンサ類を有する試料台と、その試料台を圧電素子アクチュエータなどによりX軸回り,Y軸回り,Z軸回りの微小回転、およびX軸方向,Y軸方向の微小移動を行う微動機構と、Z軸方向に上下移動と水平面内X軸,Y軸方向に移動可能な粗動機構と、試料台の位置計測を行うためのレーザ測長器で構成されている。
【0004】このレーザ測長器は、主にX軸,Y軸の位置およびZ軸回りの回転量を計測し、原点はマグネセンサ等により電気的信号を検出して行っている。また、X軸,Y軸回りの回転量(傾斜量)は、マグネセンサにより行っている。
【0005】しかしこの方法では、原点検出精度が±1μm程度なので、原点検出を行う毎に、レティクルとの相対位置が変化する。またマグネセンサは磁界の影響を受け易く、マグネセンサが設置されている試料台移動により磁界が変化し検出精度に悪影響を与える。これを防止するには、特殊材料によりマグネセンサを完全にシールドする必要があるが、実装上困難で高価である。またマグネセンサは、それ自体の構成が複雑で信号等のケーブルの本数が多く、試料台の移動時の負荷となり位置決め精度の劣化を招き、より高精度なウェハ位置決め装置を実現するうえで問題となってくる。
【0006】なお、この種の装置として関連するものには、特願平2−12085号等が上げられ、本件では渦電流式非接触変位計,差動トランス等電気的手段をとっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路の高集積化に伴い半導体製造装置の性能向上、特にウェハの位置決め精度向上が重要となっている。
【0008】現在のウェハ位置決め装置は、その位置決めのために駆動系を粗動と微動の2系統に分割し、最終的なウェハの位置決めを微動により行っている。また、その高精度を要する位置計測及び原点検出は、レーザ測長器とマグネセンサで行い、電気信号を検出して行っている。しかし、高精度で測定可能なレーザ測長器を所有しているにもかかわらず、その原点となるマグネセンサの検出精度が不十分であるため、被位置決め対象を保持する試料台の絶対位置精度に悪影響を与える。これは、ウェハ位置決め装置のイニシャライズ等原点検出を行う毎に生じる。またマグネセンサは、試料台の微小傾き量及びその原点を検出しているが、上記を含むマグネセンサは、磁界,温度の影響を受け易いため高精度で測定,検出することが困難である。さらに本ウェハ位置決め装置は、上記の様にX軸,Y軸の原点検出,試料台の微小傾き量の測定及びその原点検出を行うために6個のマグネセンサを使用しているため、その信号等のケーブルの本数が多く、試料台の移動時の負荷となり、ウェハ位置決め装置の精度劣化の要因となる。
【0009】本発明の目的は、ウェハ位置決め装置の原点検出精度を向上することにあり、ウェハを保持する試料台の高精度位置決めに寄与する。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、位置決め装置の原点検出及び微小位置計測をエアマイクロメータにより行うものである。
【0011】
【作用】本ウェハ位置決め装置は、ウェハを真空吸着し保持するウェハチャックとそれを保持し平面内をZ軸回りに回転移動が可能な粗θテーブルとそれを駆動する駆動系とその付加機能のためのセンサ類を有する試料台と、その試料台を圧電素子アクチュエータによりX軸回り,Y軸回り,Z軸回りの微小回転およびX軸方向,Y軸方向の微小移動を行う微動機構と、Z軸方向の上下移動と水平面内X軸,Y軸方向に移動可能な粗動機構と、試料台の水平面内X軸,Y軸方向の位置とZ軸回りの回転方向の原点検出位置、また、その裏面をX軸,Y軸回りの回転方向(試料台の傾斜)の原点検出及び回転量の測定位置とし、エアマイクロメータにより試料台を直接測定するため、磁界,温度の影響を受けにくい高精度な原点検出,回転量測定が可能となる。また、エアマイクロにより、原点検出や位置計測を試料台とのギャップによる圧力と基準圧力の差で管理するため、そのためのセンサ等のケーブルが減少し、ウェハ位置決め装置移動時の負荷低減が可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1,図2により説明する。
【0013】図1,図2において本発明のウェハ位置決め装置は、試料台9とそれを、X軸,Y軸方向の微小移動とX軸,Y軸,Z軸回りの微小回転させる微動機構10とZ軸方向の上下移動を行う粗Z機構11とX軸,Y軸方向の大きな移動を行う粗動機構12とX軸方向の位置を計測するためのXレーザ測長器13と、Y軸方向の位置とZ軸回りの回転量を計測するYレーザ測長器14で構成されている。
【0014】さらに試料台9は、ウェハ1を真空吸着し保持するウェハチャック2とそれを保持しZ軸回りに回転移動が可能な粗θテーブル3とそれを駆動する粗θ駆動系4とその他付加機能のためのセンサ5とレーザ測長のためのXミラー15とYミラー16で構成されている。また微動機構10は、試料台9をX軸回り,Y軸回りで微小回転を行うために弾性ヒンジを備えた3本のZ圧電素子アクチュエータ6とZ軸回りの微小回転及びY軸方向の微小移動を行うために弾性ヒンジを備えた2本のY圧電素子アクチュエータ7とX軸方向の微小移動を行うために弾性ヒンジを備えたX圧電素子アクチュエータ8と、試料台9のX軸方向の原点とY軸及びZ軸回りの原点を検出するXエアマイクロメータ17及び2個のYエアマイクロメータ18と、ウェハチャック2の裏側に配置したX軸,Y軸回りの原点を検出する3個のZエアマイクロメータ19で構成されている。
【0015】また粗動機構10は、Xサーボモータ22とYサーボモータ20とX送りねじ23とY送りねじ21で構成されている。その原点検出は、粗Xエアマイクロメータ24,粗Yエアマイクロメータ25で行う。
【0016】したがって、本実施例によれば、磁界の影響を受けずに原点を検出することが可能となるので、高精度な原点検出が可能となり、絶対位置決め精度の向上が可能となる。また本位置決め装置に備えられたXエアマイクロメータ17,Yエアマイクロメータ18,Zエアマイクロメータ19自体の構造が単純で、エアーの流路となるチューブが細く軟質であるため負荷が減少し、位置決め精度向上に有利となる。
【0017】またZエアマイクロメータ19の様に、被位置決め対象を検出対象を介さずに直接検出することができるので、温度や湿度の影響を受けることなく高精度な原点検出が可能となる。
【0018】さらに各軸のエアマイクロメータは、原点検出のみならず数百μm内で位置決め対象を高精度に位置計測することが可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、1.位置決め装置に不可欠な原点の検出精度が向上し、ウェハの高精度位置決めが可能となる。
【0020】2.ウェハを保持するウェハチャックの裏面及び試料台の端面を直接検出することができるので、マグネセンサ等の検出対象が不要となり、試料台の小型化が可能となる。
【0021】3.試料台の位置計測ができるので、エアマイクロメータと圧電素子アクチュエータの閉ループ制御が可能となり、微小位置決めが容易になる。




 

 


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