JP2006170957A

JP2006170957A - チルトステージ

Info

Publication number: JP2006170957A
Application number: JP2004367842A
Authority: JP
Inventors: Shinya Aoyanagi; 真也青柳; Atsushi Nagata; 淳永田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】小型でかつ分解能が高いチルトステージを提供すること。
【解決手段】プレート１３に支点部２０を介して取り付けられた傾斜台１２と、プレート１３の少なくとも１箇所に設けられるとともに、プレート１３に対して略平行な面に沿って移動可能な駆動部３０と、傾斜台１２に支持されるとともに、駆動部３０の移動に伴いプレート１３に対して略鉛直方向に移動可能な接触部材４０と、傾斜台１２とプレート１３とを離間または近接する方向に付勢する付勢部材１５とを備え、駆動部３０の先端には、接触部材４０が接触しながら相対的に移動可能な傾斜部３３が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、チルトステージに関する。特に、干渉計の位置決めの調整に用いられるチルトステージに関する。

近年、干渉計のレンズ位置調整や露光装置のウエハ位置決め等に使用されるチルトステージが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のチルトステージは、図９に示すように、干渉計装置用載置台に関するものであり、チルト基板（傾斜台）９１と、チルト基板９１を傾斜移動可能に支持する基台９２とを備えている。

上記基台９２は、プレート９３及び筒部９４を備え、筒部９４の下端面が、図示しない定盤（除振台）に載置される平板状ベースに固定されている。上記プレート９３の対角２箇所には、ブラケット９５が固着されて傾き調整つまみ９６が取り付けられ、その上下方向に出没作動するロッド９７の上端部が前記チルト基板９１に当接して、このチルト基板９１すなわちチルトステージ９８を２方向に傾斜調整可能に支持している。また、チルト基板９１の一角がピボット部９９に支持されている。なお、前記チルト基板９１と基台９２との間には引っ張りばね１００が介装されている。
これらの構成により、ブラケット９５に固着されている傾き調整つまみ９６を回すことにより、ロッド９７の上端部が上下する。この操作により、チルト基板９１が基台９２に対して傾斜する。
特開２００１−９１２３３号公報

ところで、上記特許文献１に記載の従来のような装置では、分解能をあげるためには、駆動部（マイクロメータヘッド、ピエゾ素子等）と支点との距離を離さなければならない。しかしながら、その場合、特許文献１に記載の装置では、チルト基板９１を支える部分の距離が離れるため、チルト基板９１の面積が大きくなり、さらに、剛性が低下してしまう。また、剛性の低下を防ごうとするチルト基板９１の厚みが厚くなり装置全体が大型化し、重量も増加してしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、小型でかつ分解能が高いチルトステージを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のチルトステージは、プレートに支点部を介して取り付けられた傾斜台と、前記プレートの少なくとも１箇所に設けられるとともに、前記プレートに対して略平行な面に沿って移動可能な駆動部と、前記傾斜台に支持されるとともに、前記駆動部の移動に伴い前記プレートに対して略鉛直方向に移動可能な接触部材と、前記傾斜台と前記プレートとを離間または近接する方向に付勢する付勢部材とを備え、前記駆動部の先端には、前記接触部材が接触しながら相対的に移動可能な傾斜部が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るチルトステージでは、駆動部を駆動させることにより、駆動部の先端に設けられた傾斜部が、プレートに対して略平行方向に移動する。この移動に伴い、傾斜部に接触している接触部材が略鉛直方向に移動する。この動作により、接触部材は傾斜台に支持されているので、傾斜台は支点部を支点として、プレートに対して傾斜する。したがって、駆動部の先端に傾斜部を設けるだけで、傾斜台が傾斜し、精密に傾斜台の調整を行うが可能となるため、小型でかつ分解能の高いチルトステージを提供することができる。また、付勢部材を設けているので、傾斜部と接触部材とが良好な接触状態を保ちながら、接触部材が相対的に移動することが可能となっている。

本発明のチルトステージは、前記傾斜部材の傾斜面には、傾斜方向に沿ってＶ溝が形成され、前記接触部材が前記Ｖ溝の内面を相対的に移動可能であることを特徴とする。
本発明に係るチルトステージでは、傾斜部材の傾斜面の傾斜方向に沿ってＶ溝が形成されているため、接触部材が傾斜部材を移動する際、接触部材は確実かつ正確にＶ溝の内面に当接しながら移動することができるので、さらに精密に傾斜台の調整を行うことが可能となる。

本発明のチルトステージは、前記接触部材が、前記傾斜台に支持された保持部材と、該保持部材に形成された凹部内を回動可能な球状の球状部材とを備え、前記球状部材が前記Ｖ溝の内面を相対的に移動可能であることを特徴とする。

本発明に係るチルトステージでは、保持部材及び球状部材を備えているため、接触部材が傾斜部材を移動する際、球状部材か凹部内を回動しながら、Ｖ溝の内面を移動することになる。したがって、球状部材がＶ溝の内面を滑らかに移動することになるので、より精密に傾斜台の調整を行うが可能となる。

本発明においては以下の効果を奏する。
本発明に係るチルトステージによれば、駆動部の先端に傾斜部を設けることにより、高い分解能でチルト調整しながら、傾斜台をプレートに対して傾斜させることができる。したがって、小型で、かつ、高分解能なチルトステージを構成することが可能となる。

次に、本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態に係るチルトステージ１は、図１に示すように、基台１１に支点部２０を介して取り付けられた傾斜台１２と、基台１１に設けられるとともに、基台１１に対して略平行方向に移動可能な駆動部３０とを備えている。

上記基台１１は、一端面１３ａに支点部２０及び駆動部３０が載置されており、傾斜台１２より若干大きいプレート１３と、このプレート１３の他端面１３ｂに配されたベース１４とを備えている。このベース１４の下端面１４ａは、干渉計等の装置に載置，固定されるようになっている。
上記傾斜台１２には、プレート１３と対向する面に接触部材４０が支持されている。この接触部材４０は、一端面４１ａが傾斜台１２に固着され、他端４１ｂには半球状の凹部４２が形成されたロッド４１と、凹部４２内を回動可能に配された球状の鋼球４３とを備えている。この接触部材４０は、プレート１３に対して略鉛直方向（離間あるいは近接する方向）に移動可能となっている。

上記駆動部３０は、プレート１３の対角２箇所に、プレート１３に固着されたブラケット３１と、一端面３２ａにブラケット３１、他端面（先端）３２ｂに傾斜ブロック（傾斜部）３３がそれぞれ配されるとともに、図３に示すように、ＡＢ方向及びＣＤ方向に伸縮するように設けられたピエゾ素子３２とを備えている。また、傾斜ブロック３３には、図２に示すように、傾斜面３４の傾斜方向に沿ってＶ溝３５が設けられている。さらに、傾斜ブロック３３に対応する傾斜台１２の対角2箇所には、接触部材４０が取り付けられており、傾斜ブロック３３のＶ溝３５の内面に鋼球４３が当接されている。これにより、鋼球４３がＶ溝３５に沿って内面を相対的に移動可能となっており、傾斜台１２が二方向に傾斜調整可能に支持されている。

上記支点部２０は、図１及び図３に示すように、プレート１３及び傾斜台１２の一角（駆動部３０と異なる箇所）に、傾斜台１２に固着された半球状の突起部２１と、プレート１３に固着され、突起部２１に対向する面がすり鉢状のピボット軸受２２とを備えている。この支点部２０により傾斜台１２が支持されている。
また、傾斜台１２とプレート１３との間には、互いに近接する方向に付勢するコイルスプリング（付勢部材）１５が複数設けられている。このコイルスプリング１５により、鋼球４３と傾斜ブロック３３との接触を良好に保っている。このように、本実施形態では、コイルスプリング１５として引っ張りばねを用いて、傾斜台１２をプレート１３側に引っ張ることで、鋼球４３と傾斜ブロック３３との接触を良好に保っているが、引っ張りばねに限るものではなく、例えば、傾斜台１２が重い場合は、コイルスプリング１５として圧縮ばねを用いて、弱い力でも移動できるように鋼球４３と傾斜ブロック３３との接触を調整しても良い。

次に、このように構成された本実施形態に係るチルトステージ１の作用について、以下に説明する。
まず、ピエゾ素子３２に所定の電圧を印加し駆動させる。これにより、ピエゾ素子３２の先端に設けられた傾斜ブロック３３が、印加された電圧に応じて図３に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ方向に移動する。これに伴い、傾斜ブロック３３に当接している鋼球４３がＶ溝３５に沿って移動するので、ロッド４１がプレート１３に対し離間する方向または近接する方向に移動する。この動作により、突起部２１を支点にして傾斜台２１が基台１１に対して傾斜する。

本実施形態に係るチルトステージ１によれば、駆動部３０の先端に傾斜ブロック３３を設けることにより、傾斜台１２の傾斜を精度良く調整することが可能になる。また、傾斜ブロック３３の傾斜面３４の角度を変えることにより、チルトステージ１の大きさを変えずにチルト（傾斜）の分解能を変化させることができる。したがって、コンパクトでかつ高分解能なチルトステージ１を提供することが可能となる。

なお、本実施形態において、駆動部３０に、図４に示すように、内周面に一定のリードのめねじ５１ａが形成されためねじ部材５１と、一端がブラケット３１に、他端が調整つまみ５２にそれぞれ接続されるとともに、外周面にめねじ５１ａに螺合するおねじ５３ａが形成された移動部材５３とを備え、接触部材４０に、内周面に一定のリードのめねじ５５ａが形成された傾斜台５５と、一端がロッド４１に、他端が調整つまみ５６にそれぞれ接続されるとともに、外周面にめねじ５５ａに螺合するおねじ５７ａが形成された移動部材５７とを備えた構成であっても良い。このように、粗調整用の調整つまみ５２，５６を設けることにより、２段階に粗調整が可能となり、３段階の分解能でチルト調整することができるため、さらに精度良く傾斜台のチルトを調整することができる。

次に、本発明に係る第２実施形態について、図５から図７を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係るチルトステージ１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るチルトステージ６０において、第１実施形態と異なる点は、第２実施形態では、傾斜台１２に代えて、Ｘチルトステージ７０と、このＸチルトステージ７０を傾斜可能に支持するＹチルトステージ８０とを備え、基台１１に代えて、Ｙチルトステージ８０を傾斜可能に支持するプレート６１を備える点である。

上記Ｘチルトステージ７０には、図５に示すように、両側面７０ａ，７０ｂの中間部それぞれに突起部７１が設けられている。また、Ｙチルトステージ８０の内側側面８０ａ，８０ｂには、突起部７１に対向する面にすり鉢状のピボット軸受８１がそれぞれ設けられている。このピボット軸受８１によりＸチルトステージ７０が支持されている。
上記Ｙチルトステージ８０には、ピボット軸受８１の取り付け位置と直交する方向の外側両端面８０ｃ，８０ｄの中間部それぞれに突起部８２が設けられている。この突起部８２は、プレート６１に設けられた固定部材６２に固着され、対向する面がすり鉢状のピボット軸受６３にそれぞれ支持されている。
さらに、Ｙチルトステージ８０には、図６に示すように、下面部８０ｅに固着されたブラケット８３と、一端面８４ａにブラケット８３，他端面（先端）８４ｂに傾斜ブロック（傾斜部）８５が配されるとともに、図５に示すＥ，Ｆ方向に伸縮するように設けられたピエゾ素子８４とを備えている。また、傾斜ブロック８５には、第１実施形態と同様のＶ溝（図示略）が設けられている。

また、Ｘチルトステージ７０には、一端面７２ａは下面部７０ｃに固着され、他端面７２ｂには半球状の凹部７３が形成されたロッド７２と、凹部７３内を回動可能に配された球状の鋼球７４とを備えている。また、傾斜ブロック８５のＶ溝（図示略）の内面に鋼球７４が当接されているため、鋼球７４がＶ溝（図示略）に沿って内面を相対的に移動可能となっており、Ｘチルトステージ７０が傾斜調整可能に支持されている。

また、プレート６１は、図７に示すように、上面部に固着されたブラケット６４と、Ｙチルトステージ８０に設けられた傾斜ブロック８５と同様に、一端面６５ａにブラケット６４，他端面（先端）６５ｂに傾斜ブロック６６（傾斜部）が配されるとともに、図６に示すＧ，Ｈ方向に伸縮するように設けられたピエゾ素子６５とを備えている。
さらに、Ｙチルトステージ８０の一辺にも、プレート６１に設けられた傾斜ブロック６６に対向する位置に、Ｘチルトステージ７０と同様のロッド８６及び鋼球８７が設けられている。また、傾斜ブロック６６のＶ溝（図示略）の内面に鋼球８７が当接されているため、鋼球８７が傾斜ブロック６６のＶ溝（図示略）に沿って内面を相対的に移動可能となっており、Ｘチルトステージ８０が傾斜調整可能に支持されている。

また、Ｘチルトステージ７０及びＹチルトステージ８０のロッド８３，８６が配された辺に対向する辺には、図５に示すように、コイルスプリング（付勢部材）６７が複数設けられている。また、上記プレート６１の下端面６１ａは、干渉計等の装置に載置，固定されるようになっている。

次に、このように構成された本実施形態に係るチルトステージ６０の作用について、以下に説明する。
まず、ピエゾ素子８４，６５に所定の電圧を印加し駆動させる。これにより、ピエゾ素子８４，６５の先端に設けられた傾斜ブロック８５及び傾斜ブロック６６が、図５に示すＥ，Ｆ及びＧ，Ｈ方向に移動する。これに伴い、傾斜ブロック８５，６６に当接している鋼球７４，８７が、傾斜ブロック８５，６６のＶ溝（図示略）に沿って移動するので、ロッド７２，８６がプレート６１に対し離間する方向または近接する方向に移動する。この動作により、Ｘチルトステージ７０及びＹチルトステージ８０がプレート６１に対してそれぞれ傾斜する。

本実施形態に係るチルトステージ６０によれば、ピエゾ素子８４，６５の先端に傾斜ブロック８５，６６を設け、Ｘチルトステージ７０及びＹチルトステージ８０を備えることにより、傾斜軸（チルト軸）がＸチルトステージ７０の中心にあるので、チルト調整を行っても、Ｘチルトステージ７０の中心の高さが変わることがない。したがって、小型でかつ、分解能の高いチルトステージ６０を提供することが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、傾斜ブロック３３，６６，８５の傾斜面にＶ溝を設けたが、これに限るものではなく、図８に示すように、傾斜ブロック８８の傾斜面が平らな形状であっても良い。また、傾斜部と接触する部材として球状の鋼球４３，７４，８７としたが、傾斜ブロック３３，６６，８５と接触が良好な部材であれば、これに限るものではない。

本発明の第１実施形態に係るチルトステージを示す平面図である。図１の駆動部を示す拡大斜視図である。本発明の第１実施形態に係るチルトステージを示す上面図である。本発明の第１実施形態に係るチルトステージの他の変形例を示す要部断面図である。本発明の第２実施形態に係るチルトステージを示す上面図である。図５におけるＸ−Ｘ線矢視図である。図５におけるＹ−Ｙ線の要部矢視図である。各実施形態における傾斜部の変形例を示す斜視図である。従来のチルトステージを示す平面図である。

符号の説明

１，６０チルトステージ
１３，６１プレート
３０駆動部
３２ｂ他端面（駆動部３０の先端）
３３，６６，８５傾斜ブロック（傾斜部）
３４傾斜面
３５Ｖ溝
４０接触部材
４３，７４，８７鋼球

Claims

プレートに支点部を介して取り付けられた傾斜台と、
前記プレートの少なくとも１箇所に設けられるとともに、前記プレートに対して略平行な面に沿って移動可能な駆動部と、
前記傾斜台に支持されるとともに、前記駆動部の移動に伴い前記プレートに対して略鉛直方向に移動可能な接触部材と、
前記傾斜台と前記プレートとを離間または近接する方向に付勢する付勢部材とを備え、
前記駆動部の先端には、前記接触部材が接触しながら相対的に移動可能な傾斜部が設けられていることを特徴とするチルトステージ。
前記傾斜部材の傾斜面には、傾斜方向に沿ってＶ溝が形成され、前記接触部材が前記Ｖ溝の内面を相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のチルトステージ。
前記接触部材が、前記傾斜台に支持された保持部材と、該保持部材に形成された凹部内を回動可能な球状の球状部材とを備え、
前記球状部材が前記Ｖ溝の内面を相対的に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載のチルトステージ。