JPS6211910A

JPS6211910A - 位置調整装置

Info

Publication number: JPS6211910A
Application number: JP60144209A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nemoto; 亮二根本; Toshiaki Taniuchi; 谷内　俊明
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-01-20

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】［産業上の利用分野］この発明は、１１電素ｒアクチユエータを用いた比較的
薄型の位置調整装置に関し、とくに比較的大きな調整ス
トロークを要求される精密位置調整の用途に好適な位置
調整装置に関する。

［従来の技術］ハ電素ｒアクチュエータを用いた４＋’（ｉｆｆ調整装
置として、モータを用いて粗位置決めを行い、ハ電素ｒ
アクチュエータを用いて微細位１６決めを行うＸＹテー
ブル機構が知られている。このＸＹテ−プル機構に用い
られている圧電素ｒアクチュエータは、圧電材料のブロ
ックを多数積層し、その積層方向に推力を発生させる構
成の、いわゆる積層型アクチュエータである。

［解決しようとする問題点］積層型の圧電素ｒアクチュエータは、力は強いが変位が
小さい。例えば、数１一層のものでも、数１−μｍ台の
変位しかｉ−ノられない。そのため、前記ＸＹテーブル
機構におけるように、Ｊｌｌ市素ｒアクチュエータによ
る微細位置決め占は別に、粗位置決め手段を設け、套装
な位置調整ストロークを実現する必要があり、機構が大
型高価になり、また制御系が複雑化するなどの問題があ
った。

また、ウェハの投影露光装置においては、投影光学系の
焦点面にウェハ而を合わせるために、ウェハをＺ方向に
梢密に位置調整する装置が設けられる。このような位置
調整装置の場合でも、積層型の圧電素ｒアクチュエータ
を使用しようとすると、前記ＸＹテーブル機構と同様な
問題が起こる。

なお、圧電素子アクチュエータとして、圧電材料の薄板
を金属板の両面に貼り合わせたバイモルフ型のものがあ
る。これは、電圧印加により挟み変形するもので、積層
型のものより大きな変位を？’）られるが、位置調整装
置のアクチュエータとして用いるには−・般にＨ１力か
不足する。

［発明の目的］この発明は、前述したような従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、数層したＪ１電素ｒアクチュエー
タを用い、位置調整ストロークか比較的大きく、構造が
１１１純で、小型安価な位置調整装置を提供することを
１−１的とする。

［問題点を解決するためのＬ段］そのような目的を達成するために、この発明による位置
調整装置は、保持部材と、この保持部材にばね部材を介
して特定方向に移動＋’ｉｌ能に保持されたｕＪ動部部
材、この１１動部材を前記特定方向に駆動するためのア
クチュエータとを備え、前記アクチュエータは、Ｉｔ電
祠料のブロックを積層した積層体の、その積層方向と平
行な特定の１而に、Ｉｊｌｌ　ｌＵ性の板部材が円貨さ
れ、前記各ブロックにそれをほぼ前記積層方向に伸縮今
せるための電１１：を印加するための電極が設けられて
なり、前記板部材の端部は前記保持部材に保持されてな
るものである。

［作用］積層体を構成する各ブロック、は、その伸縮方向と平行
な１而が板部材に固ｉｔされているため、電圧を印加さ
れると、板部材が撓む。つまり、このアクチュエータは
、板部材と市直なノＪ向に変位し、その方向に推力を発
生し、可動部材を特定方向に駆動する。したがって、各
ブロックの印加型ＩＩ：を制御することにより、Ｉ−＋
７動部祠を特定方向について精密位置調整を行うことが
できる。

また、このアクチュエータは、４ｒ’を層型アクチュエ
ータと同様のメカニズムで力を発生し、その力をバイモ
ルフ型アクチュエータと同様なメカニズムにより特定方
向の変位に変換する構成であるから、大きな変位と十分
な憤力を得られる。

シタ力って、この位１ｒｒ調整装置６は、他のアクチュ
エータを併用しなくても、従来の圧電素子アクチュエー
タにより達成可能な位置調整ストロークより、１・分大
きな位置調整ストロークを持ち得る。

［実施例］以下、図を参照しながら、この発明の−・実施例につき
説明する。

第２図は、この発明による位置調整装置が用いられた投
影露光装置の概略ｉ］：、而図で面る。この投影露光装
置６は、露光照明系３０、マスク位置決め保持部３２、
投影光学系３４、ウェハ位置決め装置３６などから構成
されている。ウェハ位置決め装置３６は、ＸＹテーブル
機構３８、この発明に係る位置調整装置４０などから構
成されている。

この位置調整装置４０以外は従来と同様であるので、位
置調整装置４０についてだけ、以下詳細に説明する。

第１図は、位置調整装Ｍ４０の一部断面正面図である。

この図において、４２はＸＹテーブル機構３８に垂直向
きに取り付けられた保持円筒である。この保持円筒３８
の内部には、可動円柱４４が配設されている。この可動
円柱４４の−１一端には、ウェハ（間型」Ｊす）を保持
するチャ、り４６が、スペーサ４７を介して螺？’を取
り付けられている。

４８は円板ばねであり、その中央部に円形穴が形成され
ている。この円板ばね４８の外周縁１！ｌ≦は、保持円
筒４２の内周面に形成された’ｈＶｉに同大固着され、
円板ばね４８の中央部円形穴の周縁部は、＋１Ｊ動円柱
４４の１゛、端きスペー勺／１７．！：の間に挟持され
１１動円柱４４に固ｉｆされている。がくして、＋ｉＪ
動円柱４４は、ＩＴ［直）」向に進退１１ｆ能状態で保
（，１１円筒４２に保持される。

１０は１ｆ動円柱４４を＋’ｌｉ直り向に駆動するため
のアクチュエータであり、第３図はその概略甲面図であ
る。第４図は第３図のＩＩ　−ｎ線概略断面図である。

第３図および第４図において、アクチュエータ１０は、
はぼ円形のベース板１２と、全体として１１１１ｆ甲な
円環形状の積層体１４とからなっている。

ベース板１２は、撓み変形が１ｆ能であるが、実質的に
伸縮しないような弾１７１　＋Ａ１例λばリン１１１銅
なとのバネ材かなり、その中心に円孔１２Ａが形成され
ている。たたし、この円孔１２Ａは、必すしも設ける必
１堤はない。

積層体１４は、■電材料からなる異径の円環形状ブロッ
ク１８Ａ、１６Ｂ、１６ｃを同心的に積層し相仔に結合
してなるものである。各ブロックＩＥ３Ａ、１６Ｂ、１
６Ｃの内外周面には、電極として作用する導電Ｐ１薄膜
１８Ａ−１８Ｆ’が、蒸ｒｔ１人、メツキン去なと（こ
より被７ｔされている。そして、各ブロック１６Ａ、１
６Ｂ、１６ｃは、例えば低融点”ｌ’ＩＩ＋　１９によ
り結合されている。この積層体１４のド面を除（表面に
は、絶縁被膜２０が施されている。積層体１４の１・、
而には、第１図に示すように、電月印加端ｒとしての導
電パッド２２Ａ。

２２Ｂが設けられている。導電パッド２２Ａは、第２図
に示すように、絶縁被膜２０の切欠き部を介し、導電性
薄膜１８Ｂ、１８Ｃ，１８Ｆと接続されている。他］Ｊ
の導電パッド２２Ｂも、同様に導電性薄膜１８Ａ、１８
１）、１８Ｅ、！：接続されている。

このような積層体１４は、そのド面において、例えば絶
縁性接Ｉｔ祠２４によりベース板１２に固ｌｔされてい
る。

円形ベース板１２の外周縁部は、保持円昭１４２の内周
に形成されたｊＮｉに嵌人固７ｔされ、中央部の円形穴
の縁部は、１■動円柱４４のド端乏、それに螺着された
部材４５との間で挟持されてｒ＋ｌ動円柱４４に固着さ
れている。

つぎに、位置調整装置４０の動作を説明する。

アクチュエータ１０の導電パッド２２Ａ、２２Ｂ間にあ
る極性の電圧を印加すると、ブロック１８Ａ−１６Ｃが
積層方向（積層体１４の゛１′任方向）に縮むが、その
下面がベース板１２に固着されている関係から、ベース
板１２がＬ側に膨出する向きに撓む。この場合、ベース
板１２の外周縁部が保持円筒４２に固着されているため
、アクチュエータ１０は１−向きの１ｆ１力を発生し、
１１動１１０１４４を押し−１−げる。逆極ｖ１の電Ｉ
Ｉを導電パラｌ’２２Ａ。

２２Ｂ間に印加すると、ブロック１８Ａ”１ＥｉＣは積
層方向に伸び、ド向きのｔｆｌ力を発ノ１する。そして
、アクチュエータ１０の１１１力と変位は、印加電圧と
比例して変化する。したがって、印加電１１−を制御す
ることにより、チャック４６に七ノドされたウェハ（図
示せず）のＺ方向位置を精密に調整することができる。

さて、この位置調整装置４０は、投影光学系３４の焦点
面をウェハ表面に−・致させるように、ウェハの重重方
向（Ｚ方向）位置を調整するためのものである。このよ
うな焦点合わせのための位置調整の場合、ウェハの厚み
のばらつきなとを吸収しなければならないため、１００
１１ｍ程度の位置調整ストロークが望まれる。また、そ
のストローク範囲内においては、ウエノ１の傾きやＸ１
Ｙ方向への位置すれを防１１−するために、移動方向を
重直力向に保たなければならない。

ここにおいて、このアクチュエータ１０は、前述のよう
に、力を発生するメカニズムは積層型アクチュエータと
同様であり、その力をバイモルフ型アクチュエータと同
様なメカニズムにより変位に変換するから、大きな変位
と強い＋ｆｌ力を得ることができるものであり、前記１
００　ｔｉ　ｍ程度の位置調整ストロークを実現Ｉｌｌ
能である。

また、ブロックＬＥＡ〜１６Ｃは円環状であり、その全
体に目って伸縮１ルが均等であり、しかも、ベース板１
２は円板形状であるから、アクチュエータ１０の■１力
および変位のノ」向はＩＴｌ直方向であり、極めて安定
している。したがって、円板ばね４８による案内作用と
あいまって、１１Ｉ動円柱４４は暇直に移動せしめられ
、前記移動方向についての条件も満足することができる
。

なお、この位置調整装置４０の１１１１−の駆動源であ
るアクチュエータ１０の応答速度は速いから、位置調整
装ｊ６４０の動作速度も速い。

以１−１この発明の・実施例について説明したが、この
発明はそれたけに限定されるものではなく、適宜変形し
て実施し得るものである。

例えば、ＩＩＩ動部材、保持部材、１■動部材の支持ば
ね部材なとの形状や相ＩＩのイー）置関係、可動部材と
アクチュエータとの結合位置や結合方法を塵中してもよ
い。また、アクチュエータに関しては、口０電材料のブ
ロックの個数や形状、ベース板の形状、電極の形態、電
極の端−ｒ−の引き出し方法、ブロック相ｌｊ゛の結合
方法、積層体とベース板との固ｔｃｔ方法などを、適宜
夏用し得るものである。

さらに、この発明の一実施例調整装置Ｉｉ？は、前記実
施例のような光学系の焦点合わせの用途たけでなく、比
較的大きなストロークを必要とする精密位置調整の用途
に適用できるものである。

［発明の効宋］以１−説明したように、この発明によれば、モータなど
の他のアクチュエータを併用せず、位置調整ストローク
が比較的大きく、構造が中経で、薄型かつ小型安価な位
置調整装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にる位置調整装置の一部断面＋Ｆ面図
、第２図は同位置調整装置６が用いられた投影露光装置
の概略ｉ１：、而図、面３図は同位置調整装置に用いら
れたアクチュエータの概略）１シ面図、第４図は第３図
の■−■線概略断面図である。１０・・・アクチュエータ、１２・・・ベース板、１４
・・・積層体、１６Ａ、ｔｅｎ、ｉｅｃ・・・ブロック
、１８Ａ、１８Ｂ、　　１８ｃ、　　１８１）、１８Ｅ
、１８Ｆ・・・導電性薄膜（電極）、２２Ａ、２２Ｂ・
・・導電パッド（電圧印加端Ｊ’）、４０・・・位置調
整装置、４２・・・保持円筒、４４・・すｊ■動円柱、
４６・・・チャック、４８・・・円板ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）保持部材と、この保持部材にばね部材を介して特
定方向に移動可能に保持された可動部材と、この可動部
材を前記特定方向に駆動するためのアクチュエータとを
備え、前記アクチュエータは、圧電材料のブロックを積
層した積層体の、その積層方向と平行な特定の１面に、
可撓性の板部材が固着され、前記各ブロックにそれをほ
ぼ前記積層方向に伸縮させるための電圧を印加するため
の電極が設けられてなり、前記板部材の端部は前記保持
部材に保持されてなることを特徴とする位値調整装置。
（２）前記ブロックは円環形状であり、同心的に積層さ
れ、前記板部材はほぼ円形であり、そのほぼ全周に亘っ
て前記保持部材に保持されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の位置調整装置。
（３）前記板部材は弾性板であるとこを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の位置調整装置。
（４）前記ばね部材はほぼ円形の板ばねであり、その外
縁部において前記保持部材に固着され、すくなくともそ
の中央部において前記可動部材に固着されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
か１項に記載の位置調整装置。