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JP4263785B2 - Tilt stage - Google Patents
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JP4263785B2 - Tilt stage - Google Patents

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JP4263785B2 JP31152498A JP31152498A JP4263785B2 JP 4263785 B2 JP4263785 B2 JP 4263785B2 JP 31152498 A JP31152498 A JP 31152498A JP 31152498 A JP31152498 A JP 31152498A JP 4263785 B2 JP4263785 B2 JP 4263785B2
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linear scale
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィゾー型干渉を用いたウエハ平面度測定や、その干渉縞をCCDカメラで受け、設定された微少角度をもとに画像解析することにより、ウエハの平面度を測定するウエハ平面度検査装置等に使用されるチルトステージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のチルトステージは、図6、図7に示すように、X、Y方向の円筒面を持ち、X、Y方向独立してパルスモータで駆動され、オープンループで制御されていた。図6で1は回転駆動機構、2はY軸回転部、3はY軸駆動用モータ、4はY軸を回転させる駆動シャフト、5はY軸回転部2に回転力を与えるY軸動力駆動駒、6はY軸回転部2をスライドさせるY軸ローラガイド部である。また、13はウエハステージ16を取り付けるウエハステージ取り付け板、16はウエハを真空吸着するウエハステージ、17はウエハ、18は制御機構、19はウエハ面の中心で、回転角の回転中心である。図7で7はY軸回転部2上にあるX軸ベース板、8はX軸回転部、9はX軸駆動用モータ、10はX軸を回転させる駆動シャフト、11はX軸回転部8に回転力を与えるX軸動力駆動駒、12はX軸用ベース板7とX軸回転部8をスライドさせるX軸ローラガイド部である。
【0003】
一般にこの種のステージは回転中心がウエハ面の中心19に来るように設計されている。従ってY軸ローラガイド部6とX軸ローラガイド部12の曲率はウエハ面の中心19を回転中心とする曲率で形成され、Y軸上にX軸が乗った構造となっている。
【0004】
これを動作させるためには、制御機構18から、パルスをY軸駆動用モータ3あるいはX軸駆動用モータ9に送り駆動用モータを駆動させ、X、Y軸の駆動シャフト4,10を介して、その回転力によりX、Y軸駆動駒5,11を移動させて、X、Y回転部2,8をローラガイド部6,12に沿って回転させて回転角α、βを得る構造となっている。また、回転角α、βの大きさは、駆動用モータ3,9の回転数により設定され、オープンループで制御されている。従って、駆動用モータ(パルスモータ)3,9のパルス抜けが起こると、回転角αあるいはβは設定値と異なる角度になる可能性を秘めている。パルス抜けを改善するため、駆動用モータの軸上にエンコーダを取り付けて、パルス抜けを監視する方式も採用されている。しかし、ステージ上の回転角は駆動用モータ部では比較的精度良く設定される構造となっていても、駆動系に幾つかの連結部があり、その連結部、あるいはネジ部のバックラッシュにより、駆動用モータの回転角はウエハステージ16上の正確な回転角とはなっていないのが現状である。とくに、回転角が0.05度以下の精密チルトステージではオープンループ制御では精度が出せないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のチルトステージは以上のように構成されており、駆動用モータの回転をネジあるいは、歯車を介して動力を伝達し、オープンループで制御するため、ネジや歯車のわずかな隙間の影響を受けて、駆動用モータの動力を精度良く、ステージ上に伝達出来ず、結果的に精度の良い角度設定が出来ていない。
【0006】
この発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、ウエハステージ上のウエハ面の中心を回転中心とし、精度良く、さらに高い分解能で角度設定することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解消するために、本発明のチルトステージは、チルトステージベース上に、ウエハ面を構成するXY平面に対し、X軸、Y軸のまわりそれぞれに回転する回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定された回転駆動機構を有し、該回転駆動機構上にウエハステージ取り付け板と、その上部に該ウエハを吸着固定するウエハステージを有する構造のチルトステージにおいて、該チルトステージベース上にリニアスケール支持棒によって固定され、該ウエハ面より下がった位置で該回転中心を中心とする回転円の接線方向に傾けられた状態で該ウエハステージ取り付け板に接触して取り付けられて該回転駆動機構のX軸、Y軸まわりの回転角α、βをそれぞれ測定するリニアスケールを有し、該回転角α、βの測定値に基づいて該回転駆動機構を制御する制御機構を有することを特徴とする。
【0008】
本発明において、X、Y方向にそれぞれ回転角α、βを与える回転機構と、その回転角を読みとるリニアスケールで構成され、回転角を直接測定しながら回転駆動機構を制御するため、精度の良い回転角が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
【実施例1】
本発明の一実施例を図1に示す。従来タイプのスイベルステージ(図6,図7参照)にリニアスケールを設置したもので、1は回転駆動機構、2はY軸回転部、3はY軸回転用モータ、4はY軸を回転させる駆動シャフト、5はY軸回転部2に回転力を与えるY軸動力駆動駒、6はY軸回転部2をスライドさせるY軸ローラガイド部である。また、22はY軸リニアスケール、13はウエハステージ16を取り付けるウエハステージ取り付け板、15はリニアスケールを取り付けるY軸リニアスケール支持棒、16はウエハを真空吸着するウエハステージ、17はウエハ、18は制御機構、19はウエハ面の中心でチルト回転中心である。ローラガイド部6の曲率は、回転中心がウエハ面の中心19に来るように設定されている。X軸方向についても、X軸ベース板7がY軸回転部上にある点を除けば同様である。X軸リニアスケール21’はX軸リニアスケール支持棒により支持されている。
【0010】
これを動作させるためには、制御機構18より設定された角度に応じてY軸回転用モータ3を駆動させ、ウエハステージ16とウエハ17をY軸上に回転させる。このとき、Y軸リニアスケール22により、モータによる移動量を常時測定する構造となっており、測定値が設定値となったところでY軸駆動モータ3の回転を停止させる。このように、回転角βをリニアスケール22で常時監視しているため、分解能の高いチルトステージが得られる。また、X方向の回転角αを動作させる場合も同様である。角度設定精度は駆動用モータ3,9とリニアスケール22,22’の分解能により決まる。従って、精度の高いチルトステージを必要とする場合は駆動用モータ3,9に分解能の高いモータを使用し、さらに、リニアスケール22,22’にも精度1μm以下のものを使用する必要がある。もちろん、測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様な効果が得られる。
【0011】
【実施例2】
図2は、他の実施例で、22はY軸リニアスケール、15はリニアスケールを取り付けるY軸リニアスケール支持棒、28はウエハ面の中心19を軸とする回転円、14、14’は回転円28とウエハ17面上との交わる点である。一例としてY方向について述べる。チルトステージにおいて、構造上、点14に接するようにY軸リニアスケール22を垂直に設置することは困難である。従って、図1に示すように、Y軸リニアスケール22をウエハ面より下がった位置に取り付けざるを得ない。この場合、Y軸リニアスケール22の軸が回転円28の接線方向にないため、回転角βが比較的大きくなった場合、Y軸リニアスケール22とウエハステージ取り付け板13の接触面でずれを生じ、回転誤差となる可能性がある。
【0012】
本実施例では、これを防止するため、ウエハ面の中心19を中心とする回転円28の接線方向にY軸リニアスケール22を傾けて設置したものである。このように回転円28の接線方向に角度を持たせて設置することにより、Y軸リニアスケール22とウエハステージ取り付け板13の接触面でずれを小さくすることができる。
【0013】
回転角が光学式測定器として使用する場合に使われる比較的大きい角度0.5度に対して、Y軸リニアスケール22の接触面で横方向のずれは0.02μm以下となり誤差を最小にすることができる。X方向についても同様である。もちろん、測定手段としてレーザ測長器等を使用する場合は測定方向を接線方向に合わせればよく、同様な効果が期待できる。
【0014】
【実施例3】
図3はさらに他の実施例の斜観図で、16はウエハステージ、17はウエハ、18は制御機構、19はウエハ面の中心、20はチルトステージベース、21はY軸回転用直動モータ、22はY軸リニアスケール、23はY軸回転用ベース板、24はX軸回転用ベース板、25はチルトステージベース20とY軸回転用ベース板23を結ぶY軸中心棒、26は回転をスムーズにするボール軸受け、27はY軸回転用ベース板23を支える門柱である。ボール軸受26のボール中心とウエハ面とは同一面上に設定されており、回転角βの回転中心はウエハ面の中心19になる構成となっている。同様に、X方向でもY軸回転ベース板23を中心にX軸中心棒、ボール軸受け、門柱があり、ウエハステージ16はX軸、Y軸まわりにそれぞれ独立に回転する構成となっている。
【0015】
図4は本実施例のチルトステージをY方向、X方向からそれぞれ見たもので、図4(a)はY方向から見た場合、図4(b)はX方向から見た場合である。図4(b)において、21’はX軸回転用直動モータ、22’はX軸リニアスケール、23はY軸回転用ベース板、24はX軸回転用ベース板、25’はY軸回転用ベース板23とX軸回転用ベース板24を結ぶX軸中心棒、26’は回転をスムーズにするボール軸受け、27’はX軸回転用ベース板24を支える門柱である。ボール軸受26’のボール中心とウエハ面とは同一面上に設定されており、回転角αの回転中心はウエハ面の中心19になる構成となっている。
【0016】
X軸、Y軸の回転機構はそれぞれ独立した構造となっており、Y方向ではY軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22はチルトステージベース20に固定されている。また、X軸回転用直動モータ21’とX軸リニアスケール22’はY軸回転用ベース板23に取り付けられており、X軸を中心に角αだけ回転するときにはY軸に影響を与えることが無く、Y軸を中心に角βだけ回転するときにはX軸に影響を与えることが無い構造となっている。また、X軸回転用直動モータ21’とX軸リニアスケール22’、あるいはY軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22は、回転中心19の対角線上にあり、常時回転角を測定できる構造となっている。
【0017】
これらの動作について、一例としてY方向について述べる。回転角βを動作させる場合、制御機構18より設定された角度に応じてY軸回転用直動モータ21を駆動させ、ウエハステージ16とウエハ17をY軸上に回転させる。このとき、対角線上のY軸リニアスケール22により、モータによる移動量を常時測定する構造となっているため、測定値が設定値となったところで 、モータの回転を停止させる。角度設定精度はY軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22の分解能により決まる。X方向の回転角αを動作させる場合も同様に、角度設定精度はX軸回転用直動モータ21’とY軸リニアスケール22’の分解能により決まる。従って、精度の高いチルトステージを必要とする場合は、回転用直動モータ21,21’の分解能の高いモータを使用し、さらに、リニアスケール22,22’も精度1μm以下のものを使用する必要がある。もちろん、測定手段としてレーザ測長器を使用しても同様な効果が得られる。
【0018】
【実施例4】
図5は、さらに他の実施例で、図5(a)はY方向から見た場合、図5(b)はX方向から見た場合である。図5(a)のY方向から見た場合において、28はウエハ面の中心19を中心とするXZ面上の回転円、14、14’は回転円28とウエハ面との交わる点、23はY軸回転用ベース板、24はX軸回転用ベース板である。図5(b)図において、28’はウエハ面の中心19を中心とするYZ面上の回転円、21’はX軸回転用直動モータ、22’はX軸リニアスケールである。
【0019】
チルトステージにおいて、構造上点14、14’点に接するようにY軸回転用直動モータ21やY軸リニアスケール22を垂直に設置することは構造上困難である。従って、図4に示すように、これらをウエハ面より下がった位置に取り付けざるを得ない。この場合、Y軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22の軸が回転円28の接線方向にないため、回転角が比較的大きくなった場合、Y軸回転用直動モータ21とY軸回転用ベース板23、及びY軸リニアスケール22とY軸回転用ベース板23の接触面でずれを生じ、回転誤差となる可能性がある。
【0020】
本実施例では、これを防止するため、ウエハ面の中心19を中心とする回転円28の接線方向にY軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22を傾けて設置したものである。このように回転円28の接線方向に角度を持たせて設置することにより、Y軸回転用ベース板23の接触面でずれを小さくすることができる。
【0021】
回転角が光学式測定器として使用する場合に使われる比較的大きい角度0.5度に対して、Y軸回転用直動モータ21とY軸リニアスケール22の接触面で横方向のずれは0.02μm以下となり誤差を最小にすることができる。図5(b)のX方向についても同様である。
【0022】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明に係るチルトステージは回転角を高精度高分解能のリニアスケールによって常時測定しながら、モータ駆動で回転角を設定するクローズドループ構造となっているため、バックラッシュの影響を補正することが可能であり、高い精度で回転角を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の構成図である。
【図2】本発明の実施例2の構成図である。
【図3】本発明の実施例3の構成図である。
【図4】本発明の実施例3のY方向から見た図とX方向から見た図である。
【図5】本発明の実施例4の構成図である。
【図6】従来技術によるチルトステージの例の構成図である。
【図7】従来技術によるチルトステージの例のY方向から見た図とX方向から見た図である。
【符号の説明】
1 回転駆動機構
2 Y軸回転部
3 Y軸駆動用モータ
4 Y軸を回転させる駆動シャフト
5 Y軸回転部に回転力を与えるY軸動力駆動駒
6 Y軸用ベース板とY軸回転部をスライドさせるY軸ローラガイド部
7 Y軸回転部上にあるX軸ベース板
8 X軸回転部
9 X軸駆動用モータ
10 X軸を回転させる駆動シャフト
11 X軸回転部に回転力を与えるX軸動力駆動駒
12 X軸用ベース板とX軸回転部をスライドさせるX軸ローラガイド部
13 ウエハステージを取り付けるウエハステージ取り付け板
14、14’ 回転円28とウエハ面との交わる点
15 Y軸リニアスケール支持棒
16 ウエハステージ
17 ウエハ
18 制御機構
19 ウエハ面の中心でチルト回転中心
20 チルトステージのチルトステージベース
21 Y軸駆動用直動モータ
22 Y軸リニアスケール
23 Y軸回転用ベース板
24 X軸回転用ベース板
25 チルトステージベースとY軸回転用ベース板を結ぶY軸中心棒
26 回転をスムーズにするボール軸受け
27 Y軸回転用ベース板を支える門柱
28 ウエハ面の中心19を中心とするY軸回転円
21’ X軸駆動用直動モータ
22’ X軸リニアスケール
25’ Y軸回転用ベース板とX軸回転用ベース板を結ぶX軸中心棒
26’ 回転をスムーズにするボール軸受け
27’ X軸回転用ベース板を支える門柱
28’ ウエハ面の中心19を中心とするX軸回転円
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to wafer flatness measurement in which wafer flatness is measured by using Fizeau-type interference, and the interference fringes are received by a CCD camera and image analysis is performed based on a set minute angle. The present invention relates to a tilt stage used in an inspection apparatus or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIGS. 6 and 7, this type of tilt stage has cylindrical surfaces in the X and Y directions, is driven by a pulse motor independently in the X and Y directions, and is controlled in an open loop. In FIG. 6, 1 is a rotation drive mechanism, 2 is a Y-axis rotation unit, 3 is a Y-axis drive motor, 4 is a drive shaft that rotates the Y-axis, and 5 is a Y-axis power drive that applies a rotational force to the Y-axis rotation unit 2. A piece 6 is a Y-axis roller guide for sliding the Y-axis rotating unit 2. Reference numeral 13 denotes a wafer stage mounting plate for mounting the wafer stage 16; 16 a wafer stage for vacuum-sucking the wafer; 17 a wafer; 18 a control mechanism; 19 a center of the wafer surface; In FIG. 7, 7 is an X-axis base plate on the Y-axis rotating unit 2, 8 is an X-axis rotating unit, 9 is an X-axis driving motor, 10 is a driving shaft for rotating the X-axis, and 11 is an X-axis rotating unit 8 Reference numeral 12 denotes an X-axis roller guide portion that slides the X-axis base plate 7 and the X-axis rotating portion 8.
[0003]
In general, this type of stage is designed so that the center of rotation is at the center 19 of the wafer surface. Accordingly, the curvatures of the Y-axis roller guide portion 6 and the X-axis roller guide portion 12 are formed with a curvature centering on the center 19 of the wafer surface, and the X-axis is on the Y-axis.
[0004]
In order to operate this, a pulse is sent from the control mechanism 18 to the Y-axis drive motor 3 or the X-axis drive motor 9 to drive the drive motor, via the X and Y axis drive shafts 4 and 10. The X and Y axis driving pieces 5 and 11 are moved by the rotational force, and the X and Y rotating parts 2 and 8 are rotated along the roller guide parts 6 and 12 to obtain the rotation angles α and β. ing. Further, the magnitudes of the rotation angles α and β are set by the number of rotations of the drive motors 3 and 9, and are controlled in an open loop. Therefore, when the drive motors (pulse motors) 3 and 9 lose their pulses, the rotation angle α or β has a possibility of becoming an angle different from the set value. In order to improve the missing pulse, a method of monitoring the missing pulse by installing an encoder on the shaft of the drive motor is also employed. However, even if the rotation angle on the stage has a structure that is set with relatively high accuracy in the drive motor unit, there are several connection parts in the drive system, and due to the backlash of the connection part or screw part, At present, the rotation angle of the drive motor is not an accurate rotation angle on the wafer stage 16. In particular, with a precision tilt stage with a rotation angle of 0.05 degrees or less, it is currently impossible to achieve accuracy with open loop control.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional tilt stage is configured as described above, and the rotation of the drive motor is transmitted via screws or gears and controlled by an open loop. Therefore, the tilt stage is affected by a slight gap between the screws and gears. As a result, the power of the drive motor cannot be accurately transmitted onto the stage, and as a result, an accurate angle setting cannot be performed.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to set an angle with high accuracy and high resolution with the center of the wafer surface on the wafer stage as the center of rotation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the tilt stage of the present invention has a rotation center of rotation angles α and β that rotate around the X axis and the Y axis with respect to the XY plane constituting the wafer surface on the tilt stage base. A tilt stage having a rotation drive mechanism set to be on the wafer surface, a wafer stage mounting plate on the rotation drive mechanism, and a wafer stage on which the wafer is sucked and fixed. It is fixed on the tilt stage base by a linear scale support rod, and is attached in contact with the wafer stage mounting plate while being tilted in a tangential direction of a rotation circle centered on the rotation center at a position below the wafer surface. X-axis of the rotary drive mechanism Te, the rotation angle about the Y-axis alpha, has a linear scale for measuring β respectively, the rotation angle alpha, on the basis of the measured values of β And having a control mechanism for controlling the rotation drive mechanism.
[0008]
In the present invention, it is composed of a rotation mechanism that gives rotation angles α and β in the X and Y directions, respectively, and a linear scale that reads the rotation angle, and controls the rotation drive mechanism while directly measuring the rotation angle. A rotation angle is obtained.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Example 1]
An embodiment of the present invention is shown in FIG. A linear scale is installed on a conventional swivel stage (see FIGS. 6 and 7). 1 is a rotation drive mechanism, 2 is a Y-axis rotation unit, 3 is a Y-axis rotation motor, and 4 is a Y-axis rotation. A drive shaft, 5 is a Y-axis power drive piece that applies a rotational force to the Y-axis rotation unit 2, and 6 is a Y-axis roller guide unit that slides the Y-axis rotation unit 2. Reference numeral 22 denotes a Y-axis linear scale, 13 denotes a wafer stage mounting plate to which the wafer stage 16 is attached, 15 denotes a Y-axis linear scale support rod to which the linear scale is attached, 16 denotes a wafer stage for vacuum-sucking the wafer, 17 denotes a wafer, 18 denotes A control mechanism 19 is a tilt rotation center at the center of the wafer surface. The curvature of the roller guide 6 is set so that the center of rotation is at the center 19 of the wafer surface. The same applies to the X-axis direction except that the X-axis base plate 7 is on the Y-axis rotating portion. The X-axis linear scale 21 ′ is supported by an X-axis linear scale support bar.
[0010]
In order to operate this, the Y-axis rotating motor 3 is driven according to the angle set by the control mechanism 18 to rotate the wafer stage 16 and the wafer 17 on the Y-axis. At this time, the amount of movement by the motor is constantly measured by the Y-axis linear scale 22, and the rotation of the Y-axis drive motor 3 is stopped when the measured value reaches the set value. Thus, since the rotation angle β is constantly monitored by the linear scale 22, a tilt stage with high resolution can be obtained. The same applies when operating the rotation angle α in the X direction. The angle setting accuracy is determined by the resolution of the drive motors 3 and 9 and the linear scales 22 and 22 '. Therefore, when a tilt stage with high accuracy is required, it is necessary to use a motor with high resolution as the drive motors 3 and 9, and to use linear scales 22 and 22 'with accuracy of 1 μm or less. Of course, the same effect can be obtained even if a laser length measuring device is used as the measuring means.
[0011]
[Example 2]
FIG. 2 shows another embodiment, in which 22 is a Y-axis linear scale, 15 is a Y-axis linear scale support rod to which the linear scale is attached, 28 is a rotation circle about the center 19 of the wafer surface, and 14 and 14 'are rotations. This is the point where the circle 28 intersects the surface of the wafer 17. As an example, the Y direction will be described. In the tilt stage, it is difficult to vertically install the Y-axis linear scale 22 so as to be in contact with the point 14 due to the structure. Therefore, as shown in FIG. 1, the Y-axis linear scale 22 must be attached at a position below the wafer surface. In this case, since the axis of the Y-axis linear scale 22 is not in the tangential direction of the rotation circle 28, when the rotation angle β is relatively large, a deviation occurs between the contact surfaces of the Y-axis linear scale 22 and the wafer stage mounting plate 13. There is a possibility of rotation error.
[0012]
In this embodiment, in order to prevent this, the Y-axis linear scale 22 is inclined and installed in the tangential direction of the rotation circle 28 centering on the center 19 of the wafer surface. By installing the rotating circle 28 at an angle in the tangential direction in this way, the deviation between the contact surfaces of the Y-axis linear scale 22 and the wafer stage mounting plate 13 can be reduced.
[0013]
For a relatively large angle of 0.5 degrees used when the rotation angle is used as an optical measuring instrument, the lateral displacement on the contact surface of the Y-axis linear scale 22 is 0.02 μm or less, minimizing the error. be able to. The same applies to the X direction. Of course, when a laser length measuring device or the like is used as the measuring means, the measurement direction should be aligned with the tangential direction, and the same effect can be expected.
[0014]
[Example 3]
FIG. 3 is a perspective view of still another embodiment, in which 16 is a wafer stage, 17 is a wafer, 18 is a control mechanism, 19 is the center of the wafer surface, 20 is a tilt stage base, and 21 is a linear motion motor for Y-axis rotation. , 22 is a Y-axis linear scale, 23 is a Y-axis rotation base plate, 24 is an X-axis rotation base plate, 25 is a Y-axis center rod connecting the tilt stage base 20 and the Y-axis rotation base plate 23, and 26 is a rotation A ball bearing 27 for smoothing the shaft 27 is a gate pillar that supports the base plate 23 for Y-axis rotation. The ball center of the ball bearing 26 and the wafer surface are set on the same plane, and the rotation center of the rotation angle β is the center 19 of the wafer surface. Similarly, in the X direction, there are an X axis center rod, a ball bearing, and a gate pillar around the Y axis rotation base plate 23, and the wafer stage 16 is configured to rotate independently around the X axis and the Y axis.
[0015]
4A and 4B show the tilt stage of the present embodiment viewed from the Y direction and the X direction, respectively, FIG. 4A shows the case when viewed from the Y direction, and FIG. 4B shows the case viewed from the X direction. In FIG. 4B, 21 ′ is an X-axis rotating linear motor, 22 ′ is an X-axis linear scale, 23 is a Y-axis rotating base plate, 24 is an X-axis rotating base plate, and 25 ′ is a Y-axis rotating. An X-axis center bar connecting the base plate 23 and the X-axis rotation base plate 24, 26 'denotes a ball bearing that makes the rotation smooth, and 27' denotes a gate pillar that supports the X-axis rotation base plate 24. The ball center of the ball bearing 26 ′ and the wafer surface are set on the same plane, and the rotation center of the rotation angle α is the center 19 of the wafer surface.
[0016]
The X-axis and Y-axis rotating mechanisms have independent structures, and the Y-axis rotating linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22 are fixed to the tilt stage base 20 in the Y direction. Further, the X-axis rotation linear motion motor 21 ′ and the X-axis linear scale 22 ′ are attached to the Y-axis rotation base plate 23, and when the X-axis rotation linear plate 22 ′ is rotated by an angle α around the X-axis, the Y-axis is affected. The structure is such that the X axis is not affected when it is rotated by an angle β around the Y axis. Further, the X-axis rotation linear motion motor 21 ′ and the X-axis linear scale 22 ′, or the Y-axis rotation linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22 are on the diagonal line of the rotation center 19, and always measure the rotation angle. It has a structure that can be done.
[0017]
These operations will be described in the Y direction as an example. When the rotation angle β is operated, the Y-axis rotation linear motion motor 21 is driven according to the angle set by the control mechanism 18 to rotate the wafer stage 16 and the wafer 17 on the Y-axis. At this time, since the Y-axis linear scale 22 on the diagonal line is configured to constantly measure the movement amount by the motor, the rotation of the motor is stopped when the measured value reaches the set value. The angle setting accuracy is determined by the resolution of the Y-axis rotating linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22. Similarly, when the rotation angle α in the X direction is operated, the angle setting accuracy is determined by the resolution of the X axis rotating linear motion motor 21 ′ and the Y axis linear scale 22 ′. Therefore, when a highly accurate tilt stage is required, it is necessary to use a motor with high resolution of the linear motion motors 21 and 21 ′ for rotation, and also to use linear scales 22 and 22 ′ having an accuracy of 1 μm or less. There is. Of course, the same effect can be obtained even if a laser length measuring device is used as the measuring means.
[0018]
[Example 4]
FIG. 5 shows still another embodiment, in which FIG. 5A is a view from the Y direction, and FIG. 5B is a view from the X direction. When viewed from the Y direction in FIG. 5A, 28 is a rotation circle on the XZ plane centering on the center 19 of the wafer surface, 14, 14 'are points where the rotation circle 28 and the wafer surface intersect, and 23 is A Y-axis rotation base plate 24 is an X-axis rotation base plate. In FIG. 5B, 28 ′ is a rotation circle on the YZ plane centering on the center 19 of the wafer surface, 21 ′ is an X-axis rotating linear motion motor, and 22 ′ is an X-axis linear scale.
[0019]
In the tilt stage, it is structurally difficult to vertically install the Y-axis rotating linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22 so as to be in contact with the points 14 and 14 ′. Therefore, as shown in FIG. 4, these must be attached at a position below the wafer surface. In this case, since the axes of the Y-axis rotation linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22 are not in the tangential direction of the rotation circle 28, if the rotation angle becomes relatively large, the Y-axis rotation linear motion motor 21 and the Y-axis rotation linear motion motor 21 There is a possibility that the shaft rotation base plate 23 and the contact surface between the Y-axis linear scale 22 and the Y-axis rotation base plate 23 are displaced, resulting in a rotation error.
[0020]
In this embodiment, in order to prevent this, the Y-axis rotation linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22 are inclined and installed in the tangential direction of the rotation circle 28 centered on the center 19 of the wafer surface. In this way, by providing an angle in the tangential direction of the rotating circle 28, the deviation on the contact surface of the Y-axis rotating base plate 23 can be reduced.
[0021]
For a relatively large angle of 0.5 degrees used when the rotation angle is used as an optical measuring instrument, there is no lateral deviation at the contact surface between the Y-axis rotating linear motion motor 21 and the Y-axis linear scale 22. .02 μm or less, and the error can be minimized. The same applies to the X direction in FIG.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the tilt stage according to the present invention has a closed loop structure in which the rotation angle is set by motor drive while constantly measuring the rotation angle with a high-precision and high-resolution linear scale. The influence can be corrected, and the rotation angle can be obtained with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of Embodiment 3 of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are a diagram viewed from the Y direction and a diagram viewed from the X direction according to the third embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 5 is a configuration diagram of Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an example of a tilt stage according to the prior art.
FIGS. 7A and 7B are a diagram viewed from the Y direction and a diagram viewed from the X direction of an example of a tilt stage according to the prior art. FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation drive mechanism 2 Y-axis rotation part 3 Y-axis drive motor 4 Drive shaft 5 which rotates Y-axis Y-axis power drive piece 6 which gives rotational force to Y-axis rotation part 6 Y-axis base plate and Y-axis rotation part Y-axis roller guide section 7 to be slid X-axis base plate 8 on Y-axis rotation section X-axis rotation section 9 X-axis drive motor 10 X-axis rotation drive shaft 11 X-axis rotation section giving a rotational force X-axis Power drive piece 12 X-axis base plate and X-axis roller guide part 13 for sliding the X-axis rotating part Wafer stage mounting plate 14 for mounting the wafer stage 14, 14 'Point 15 where the rotating circle 28 intersects the wafer surface 15 Y-axis linear scale Support rod 16 Wafer stage 17 Wafer 18 Control mechanism 19 Tilt rotation center at the center of the wafer surface 20 Tilt stage base 21 of the tilt stage Y-axis drive linear motion motor 22 Y-axis Near scale 23 Y-axis rotation base plate 24 X-axis rotation base plate 25 Y-axis center rod 26 connecting the tilt stage base and Y-axis rotation base plate 26 Ball bearing 27 for smooth rotation Supports the Y-axis rotation base plate Gate pole 28 Y-axis rotation circle 21 ′ centered on the center 19 of the wafer surface X-axis drive linear motion motor 22 ′ X-axis linear scale 25 ′ X-axis center connecting the Y-axis rotation base plate and the X-axis rotation base plate Rod 26 ′ Ball bearing 27 ′ for smooth rotation Gate pole 28 ′ for supporting X-axis rotation base plate X-axis rotation circle about center 19 of wafer surface

Claims (2)

チルトステージベース上に、ウエハ面を構成するXY平面に対し、X軸、Y軸のまわりそれぞれに回転する回転角α、βの回転中心がウエハ面上にくるように設定された回転駆動機構を有し、該回転駆動機構上にウエハステージ取り付け板と、その上部に該ウエハを吸着固定するウエハステージを有する構造のチルトステージにおいて、該チルトステージベース上にリニアスケール支持棒によって固定され、該ウエハ面より下がった位置で該回転中心を中心とする回転円の接線方向に傾けられた状態で該ウエハステージ取り付け板に接触して取り付けられて該回転駆動機構のX軸、Y軸まわりの回転角α、βをそれぞれ測定するリニアスケールを有し、該回転角α、βの測定値に基づいて該回転駆動機構を制御する制御機構を有することを特徴とするチルトステージ。A rotation drive mechanism is set on the tilt stage base so that rotation centers of rotation angles α and β that rotate about the X axis and the Y axis are on the wafer surface with respect to the XY plane constituting the wafer surface. a, a wafer stage mounting plate on the rotary drive mechanism, the tilt stage structure having a wafer stage for chucking the wafer thereon, is fixed by the linear scale support rod on said tilt stage base, the wafer Rotation angles about the X and Y axes of the rotational drive mechanism mounted in contact with the wafer stage mounting plate while being tilted in a tangential direction of a rotational circle centered on the rotational center at a position below the surface alpha, having a linear scale for measuring β, respectively, and further comprising a control mechanism for controlling the rotation drive mechanism on the basis of the rotation angle alpha, measured values of β That tilt stage. 該制御機構はX軸、Y軸駆動用直動モータを駆動することにより、該回転駆動機構を制御することを特徴とする請求項1記載のチルトステージ。  2. The tilt stage according to claim 1, wherein the control mechanism controls the rotational drive mechanism by driving an X-axis and Y-axis drive linear motion motor.
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