JPH03257914A - Stage equipment - Google Patents
Stage equipmentInfo
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- JPH03257914A JPH03257914A JP2054913A JP5491390A JPH03257914A JP H03257914 A JPH03257914 A JP H03257914A JP 2054913 A JP2054913 A JP 2054913A JP 5491390 A JP5491390 A JP 5491390A JP H03257914 A JPH03257914 A JP H03257914A
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- Japan
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- stage
- ultrasonic
- ultrasonic motor
- top plate
- stage device
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、アクチュエーターにより物体をXYまたはX
Yθに移動させるステージに関するものであり、例えば
半導体製造装置、高精度加工機、f!密測定器等のXY
ステージまたはXYθステージに適用する精密ステージ
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application]
It is related to a stage that is moved in Yθ, and is used, for example, in semiconductor manufacturing equipment, high-precision processing machines, f! XY of density measuring instruments, etc.
The present invention relates to a precision stage applied to a stage or an XYθ stage.
[従来の技術]
従来、XYθ方向の移動を行なうステージ装置は、各々
の方向に駆動部、およびガイド部を設けた3段構造のも
のが主流である。[Prior Art] Conventionally, stage devices that move in the XYθ directions have mainly had a three-stage structure in which a drive section and a guide section are provided in each direction.
第10図は従来のステージ装置を示したもので、1はθ
ステージ51上に載置され図中XYθに移動するウェハ
、54はステージ定盤、53はステージ定盤54上に載
置されステージ定盤54に対してY方向に移動可能なY
ステージ、52はYステージ53上に載置されYステー
ジ53に対してX方向に移動可能なXステージ、51は
Xステージ52上に載置されXステージ52に対してθ
方向に移動可能なθステージ、56はステージ定盤54
に固定されYステージ53を駆動するためモーターY、
55はYステージ53に固定されXステージ52を駆動
するためのモーターX、57はXステージ52のX方向
の位置を測定する干渉計×158はXステージ52のY
方向の位置を測定する干渉計Y、59はXステージ52
上に載置され干渉計でXステージ52の位置を計測する
ためのミラーである。また、ステージ定盤54にはY方
向のガイド、Yステージ53にはX方向のガイドが設け
られている。Figure 10 shows a conventional stage device, where 1 is θ
The wafer is placed on a stage 51 and moves in XYθ in the figure, 54 is a stage base, and 53 is a Y that is placed on a stage base 54 and is movable in the Y direction with respect to the stage base 54.
A stage 52 is placed on the Y stage 53 and is movable in the X direction with respect to the Y stage 53. An X stage 51 is placed on the X stage 52 and is θ relative to the X stage 52.
θ stage movable in the direction, 56 is a stage base 54
A motor Y is fixed to the Y stage 53 to drive the Y stage 53.
55 is a motor X that is fixed to the Y stage 53 and drives the X stage 52; 57 is an interferometer that measures the position of the X stage 52 in the X direction; and 158 is the Y of the X stage 52.
Interferometer Y, 59, which measures the position in the direction, is the X stage 52
This is a mirror placed on top of the X stage 52 to measure the position of the X stage 52 using an interferometer. Further, the stage base 54 is provided with a guide in the Y direction, and the Y stage 53 is provided with a guide in the X direction.
ここで、ウェハ1はXYθの各々のガイドに沿って駆動
部であるモーターにより移動し、干渉計の計測値により
位置決め制御される。(本例では、XY力方向位置決め
制御される。)例えばウェハ1をX方向に移動させ位置
決めするには、モーターX55を駆動し不図示の伝達系
である。例えばボールネジによりYステージ53をステ
ージ定盤54のガイドに沿って移動させ、干渉計の計測
値が所定の値になるところで止める。Here, the wafer 1 is moved along each of the XYθ guides by a motor serving as a drive unit, and its positioning is controlled by the measurement value of the interferometer. (In this example, positioning is controlled in the XY force directions.) For example, to move and position the wafer 1 in the X direction, a motor X55 is driven by a transmission system (not shown). For example, the Y stage 53 is moved along the guide of the stage base 54 using a ball screw, and stopped when the measured value of the interferometer reaches a predetermined value.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、前記ステージ装置には以下の欠点がある
。[Problems to be Solved by the Invention] However, the stage device has the following drawbacks.
第一に、位置決め後の固定方法としては干渉計による位
置決め制御で行なうことができるが、そのために駆動部
であるモーターに随時通電しておく必要があり、モータ
ー自体が発熱源となってしまう。そして発熱源であるモ
ーターの熱がステージ装置の各部材に伝達することによ
る変形が生じウェハの正確な位置決めができなくなる。First, as a fixing method after positioning, positioning control using an interferometer can be performed, but for this purpose, it is necessary to constantly energize the motor, which is the drive unit, and the motor itself becomes a heat source. Then, the heat of the motor, which is a heat source, is transmitted to each member of the stage device, causing deformation, making it impossible to accurately position the wafer.
例えば、ウェハ1とミラー59の間の距離がXステージ
52の変形により変化してしまうと、干渉計ではその量
が計測できないため、ウェハ1がその変化量だけずれて
しまう。For example, if the distance between the wafer 1 and the mirror 59 changes due to the deformation of the X stage 52, the interferometer cannot measure the amount, so the wafer 1 shifts by the amount of change.
第二に、XYθの各々の方向に駆動部、およびガイド部
を設けた3段構造であるため、非常に大きな構造物とな
ってしまう。Second, since it has a three-stage structure in which a drive section and a guide section are provided in each of the XYθ directions, it becomes a very large structure.
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、熱変形の影響を受けず高精度の位置決め制御か可能
でしかも小型構造のステージ装置の提供を目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a stage device that is not affected by thermal deformation, is capable of highly accurate positioning control, and has a compact structure.
[課題を解決するための手段および作用]前記目的を達
成するため本発明によれば、複数の超音波モーターを平
面配置し各超音波モーターから発生する進行波による推
力と方向を制御することにより、同一平面でXYθの同
時駆動を可能にしたものである。[Means and effects for solving the problem] In order to achieve the above object, according to the present invention, a plurality of ultrasonic motors are arranged in a plane and the thrust and direction of the traveling waves generated from each ultrasonic motor are controlled. , it is possible to simultaneously drive XYθ on the same plane.
[実施例]
第1図、第2図、第3図および第4図は本発明の第1の
実施例を示し、第1図は斜視図、第2図は平面図、第3
図は正面図、第4図はブロック図である。同図において
1はウェハ、2はウェハ1を載置するウェハ載置台、3
はウェハ載置台2を固定支持しているステージ天板、4
−1はステージ天板3をX方向に移動させるための超音
波モーター 4−2は超音波モーター4−1と対をなし
ステージ天板3をX方向に移動させるための超音波モー
ター 5−1はステージ天板3をY方向に移動させるた
めの超音波モーター、5−2は超音波モーター5−1と
対をなしステージ天板3をY方向に移動させるための超
音波モーター 6はベース定盤に相当するステージ基板
であり上記超音波モーターが固定支持されている。7は
ステージ基板6に固定されておりステージ天板3を引っ
ばっている永久磁石である。8はステージ天板3に固定
支持されている基準ミラー 9−1はステージ天板3の
X方向の位置を測定するためのレーザー干渉計、9−2
および9−3はステージ天板3のY方向とθ方向の位置
を測定するためのレーザー干渉計、10−1は超音波モ
ーター4−1をドライブするドライバー 10−2は超
音波そ一ター4−2をドライブするドライバー 10−
3は超音波モーター5−1をドライブするドライバ10
−4は超音波モーター5−2をドライブするドライバー
11は外部からの指令によりステージ天板3の位置決
めを制御するコントローラーである。ここで超音波モー
ター4.5は「特公平1−17353号公報」および「
特公平1−17354号公報」に記載されている超音波
モータル装置の駆動力を発生させる部分と等価の機能を
持つ部分で、ステージ天板3に対して各々所定の方向に
進行波を発生させることにより摩擦駆動をするアクチュ
エーターであり、ステージ天板3との摩擦接触面は、超
音波モーターの進行波による駆動力発生面のうち一方の
直線部分のみを使用しており他の駆動力発生面に対して
は微小な段差により高くなっており上記性の駆動力発生
面はステージ天板3には接触しない構造になっている。[Embodiment] Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, and Fig. 4 show a first embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is a perspective view, Fig. 2 is a plan view, and Fig. 3 is a perspective view.
The figure is a front view, and FIG. 4 is a block diagram. In the figure, 1 is a wafer, 2 is a wafer mounting table on which the wafer 1 is placed, and 3
4 is a stage top plate that fixedly supports the wafer mounting table 2;
-1 is an ultrasonic motor for moving the stage top plate 3 in the X direction; 4-2 is an ultrasonic motor that is paired with the ultrasonic motor 4-1 and is for moving the stage top plate 3 in the X direction; 5-1 is an ultrasonic motor for moving the stage top plate 3 in the Y direction; 5-2 is an ultrasonic motor paired with the ultrasonic motor 5-1 and is used to move the stage top plate 3 in the Y direction; 6 is a base fixed This is a stage board corresponding to a board, and the ultrasonic motor is fixedly supported. A permanent magnet 7 is fixed to the stage substrate 6 and pulls the stage top plate 3. 8 is a reference mirror fixedly supported on the stage top plate 3; 9-1 is a laser interferometer for measuring the position of the stage top plate 3 in the X direction; 9-2
9-3 is a laser interferometer for measuring the position of the stage top plate 3 in the Y direction and the θ direction; 10-1 is a driver that drives the ultrasonic motor 4-1; and 10-2 is the ultrasonic motor 4. -2 driver driving 10-
3 is a driver 10 that drives the ultrasonic motor 5-1
-4 is a driver that drives the ultrasonic motor 5-2; and 11 is a controller that controls the positioning of the stage top 3 based on external commands. Here, the ultrasonic motor 4.5 is described in "Japanese Patent Publication No. 1-17353" and "
This part has a function equivalent to the part that generates the driving force of the ultrasonic mortal device described in Japanese Patent Publication No. 1-17354, and generates traveling waves in respective predetermined directions with respect to the stage top plate 3. This is an actuator that is driven by friction, and the friction contact surface with the stage top plate 3 uses only one linear part of the driving force generating surface by the traveling wave of the ultrasonic motor, and the other driving force generating surface The stage top plate 3 is elevated due to a minute difference in height, and the driving force generating surface described above does not come into contact with the stage top plate 3.
次に上記構成におけるステージ移動の動作状態について
述べる。まず超音波モーター4.5が無通電状態すなわ
ち電歪素子に高周波電圧を印加していない状態において
は、ステージ天板3は自重および永久磁石7の磁力によ
り超音波モーター4.5に押付けられることにより発生
する摩擦力によりステージ基板6に固定されている。次
に超音波モーター4に通電し進行波を発生させると、超
音波モーター4にはステージ天板3をX方向へ移動させ
るための推力が発生する。また同時に超音波モーター5
に「特開昭59−101608号公報j、「特開昭59
−106886号公報」、「特開昭59−107369
号公報」等に記されているように定在波を発生させるこ
とによりステージ天板3と超音波モーター5の間の摩擦
力が低下する。このことによりステージ天板3はX方向
へ移動する。また同様に超音波モーター4には定在波、
超音波モーター5には進行波を発生させることによりス
テージ天板3はY方向へ移動する。ところで上記ステー
ジ天板3は移動方向を規制するガイドを持っておらず、
ステージ天板3をX方向へ移動するように超音波モータ
ー4に進行波、超音波モーター5に定在波を発生させる
だけでは必ずしも正確な方向に移動するとは限らない。Next, the operating state of stage movement in the above configuration will be described. First, when the ultrasonic motor 4.5 is in a non-energized state, that is, when no high-frequency voltage is applied to the electrostrictive element, the stage top plate 3 is pressed against the ultrasonic motor 4.5 by its own weight and the magnetic force of the permanent magnet 7. It is fixed to the stage substrate 6 by the frictional force generated. Next, when the ultrasonic motor 4 is energized to generate a traveling wave, a thrust is generated in the ultrasonic motor 4 to move the stage top plate 3 in the X direction. At the same time, the ultrasonic motor 5
``Unexamined Japanese Patent Publication No. 59-101608j''
-106886 Publication”, “Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-107369”
By generating a standing wave, the frictional force between the stage top plate 3 and the ultrasonic motor 5 is reduced as described in the above publication. This causes the stage top plate 3 to move in the X direction. Similarly, the ultrasonic motor 4 has a standing wave,
By generating a traveling wave in the ultrasonic motor 5, the stage top plate 3 is moved in the Y direction. By the way, the stage top plate 3 does not have a guide to regulate the direction of movement.
Simply causing the ultrasonic motor 4 to generate a traveling wave and the ultrasonic motor 5 to generate a standing wave to move the stage top plate 3 in the X direction does not necessarily move the stage top plate 3 in the correct direction.
すなわち、各超音波モーターの機差、ステージ天板3と
超音波モーター4.5間の摩擦面の水平度、ステージ天
板3の重心位置などざまざまな要因によりY方向成分や
回転成分を持った推力が発生しステージ天板3は正確な
方向には動作しなし)。(ここで言う回転成分とは、X
Y方向に垂直な方向を回転中心とする成分でありこの方
向を以下θ方向と呼ふ。)ここでコントローラー10は
レーザー干渉計9−2および9−3によりY方向とθ方
向の移動量を検知し、定在波を発生させていた超音波モ
ーター5に上記移動量をキャンセルするための進行波を
発生させるようドライバー10−3.10−4に指令を
あたえることによりステージ天板3か正確にX方向へ移
動するように補正する。In other words, it has a Y-direction component and a rotational component due to various factors such as the machine difference between each ultrasonic motor, the horizontality of the friction surface between the stage top 3 and the ultrasonic motor 4.5, and the position of the center of gravity of the stage top 3. (The stage top plate 3 does not move in the correct direction due to the generated thrust). (The rotational component here is
It is a component whose center of rotation is a direction perpendicular to the Y direction, and this direction is hereinafter referred to as the θ direction. ) Here, the controller 10 detects the amount of movement in the Y direction and the θ direction using the laser interferometers 9-2 and 9-3, and instructs the ultrasonic motor 5, which was generating the standing wave, to cancel the amount of movement mentioned above. By giving a command to the drivers 10-3 and 10-4 to generate a traveling wave, correction is made so that the stage top 3 moves accurately in the X direction.
なおθ方向については、超音波モーター4−1.4−2
.5−1.5−2のそれぞれ対向するモーターの進行波
の進行方向が逆方向でかつ同一〇方向、すなわち4カ所
の超音波モーターがステージ天板3をθ方向に回転させ
る推力となる方向に進行波を発生させることによりステ
ージ天板3はθ方向の回転動作を行なうから上記の4カ
所の超音波モーターの進行波を制御することによりステ
ージ天板3の回転動作のみならず回転運動時の回転中心
の位置までも自由に制御可能である。つまり、外部指令
とレーザー干渉計9からの信号に対してコントローラー
11が超音波モーター4−1.4−2.5−1.5−2
に発生させる進行波の方向と推力をドライバーを通して
制御することによリステージ天板3すなわちウェハ1の
X方向、Y方向、θ方向の位置決めが可能である。For the θ direction, ultrasonic motor 4-1.4-2
.. 5-1. The traveling directions of the traveling waves of the opposing motors in 5-2 are opposite directions and in the same direction, that is, the direction in which the four ultrasonic motors generate thrust to rotate the stage top plate 3 in the θ direction. By generating a traveling wave, the stage top 3 rotates in the θ direction. Therefore, by controlling the traveling waves of the four ultrasonic motors mentioned above, the stage top 3 can be rotated not only during rotational motion, but also during rotational motion. Even the position of the center of rotation can be freely controlled. In other words, in response to external commands and signals from the laser interferometer 9, the controller 11 controls the ultrasonic motor 4-1.4-2.5-1.5-2.
By controlling the direction and thrust of the traveling wave generated by the driver through the driver, it is possible to position the restage top plate 3, that is, the wafer 1, in the X direction, Y direction, and θ direction.
第5図、第6図および第7図は本発明の第2の実施例を
示し、第5図(a)、(b)、(c)は圧電素子を示す
ための部分詳細図、第6図は平面図、第7図は正面図で
ある。同図において20はステージ天板3に取付けられ
ておりステージ基板6に対して進行波による推力を発生
させる4個の超音波モーターであり4個それぞれ隣どう
し直角方向に推力を発生する位置に配置されている。5, 6 and 7 show a second embodiment of the present invention, FIGS. 5(a), 5(b) and 7(c) are partial detailed views for showing the piezoelectric element, The figure is a plan view, and FIG. 7 is a front view. In the figure, reference numeral 20 denotes four ultrasonic motors that are attached to the stage top plate 3 and generate thrust by traveling waves against the stage substrate 6, and each of the four ultrasonic motors is placed at a position where it generates thrust in a direction perpendicular to its neighbor. has been done.
21はステージ天板3に取付けられておりステージ基板
6とステージ天板3を吸引している永久磁石、22は複
数の圧電素子、23は圧電素子22が発生させる超音波
振動により表面に進行波を起こすところの弾性体、24
は弾性体23の表面であり加圧接触する物体に進行波に
より運動を起こさせる部分でありテーパー加工がされて
いるテーパ一部である。その他の構成については第1の
実施例と同様である。次に上記構成におけるステージ移
動の動作について述べる。第1の実施例と同様、4個の
超音波モーターに定在波もしくは進行波を発生させ、し
かも上記進行波の進行方向および発生する推力を制御す
ることによりステージ天板3はX方向、Y方向、および
θ方向に移動可能となりしかも上記移動が同時に可能で
ある。また、レーザー干渉計9によりステージ基板6に
対するステージ天板3の絶対位置が測定可能であり上記
測定値を超音波モーター20にフィードバック制御する
ことによりステージ天板3の位置決め制御が可能になる
。ここで第1の実施例では超音波モーターをステージ基
板6に取付けたことに対して、本実施例では超音波モー
ターをステージ天板3に取付けた。このことにより第1
の実施例ではステージ天板3の大きさにより移動ストロ
ークの制約を受けるという問題があったことに対して、
位置計測用の基準よラー8からレーザー干渉計のビーム
が外れない限り位置制御が可能になる。すなわち、第1
の実施例ではステージ天板3が超音波モーターからはず
れてしまうという問題が発生するからである。また本実
施例ではステージ天板側すなわち可動部は1セツトであ
ったが、ステージ天板3側に超音波モーターを取付ける
ことにより複数の可動部を同一のステージ基板上に設置
することが可能である。このことにより例えば、本実施
例の2セツトの可動部を持ったステージ装置を半導体製
造装置に使用して、一方の可動部が位置決め制御を行な
い半導体装置の本来の目的である所定の処理を行なって
いる間にもう一方の可動部はウェハ交換を行なうという
ことが可能になり半導体製造装置のスルーブツト向上が
可能になる。21 is a permanent magnet that is attached to the stage top plate 3 and attracts the stage substrate 6 and the stage top plate 3; 22 is a plurality of piezoelectric elements; and 23 is a wave that travels on the surface due to ultrasonic vibrations generated by the piezoelectric element 22. Elastic body that causes 24
is the surface of the elastic body 23, which is a part that causes a traveling wave to cause movement in an object that comes into contact with pressure, and is a tapered part. The other configurations are the same as those of the first embodiment. Next, the operation of moving the stage in the above configuration will be described. As in the first embodiment, the stage top plate 3 is moved in the direction, and the θ direction, and the above movements are possible at the same time. Further, the absolute position of the stage top plate 3 with respect to the stage substrate 6 can be measured by the laser interferometer 9, and the positioning of the stage top plate 3 can be controlled by feeding back the measured value to the ultrasonic motor 20. Here, in the first embodiment, the ultrasonic motor was attached to the stage substrate 6, whereas in this embodiment, the ultrasonic motor was attached to the stage top plate 3. This leads to the first
In the embodiment, there was a problem that the movement stroke was restricted due to the size of the stage top plate 3.
Position control becomes possible as long as the beam of the laser interferometer does not deviate from the reference mirror 8 for position measurement. That is, the first
This is because, in the embodiment, a problem arises in that the stage top plate 3 comes off from the ultrasonic motor. Furthermore, in this example, there was only one set of movable parts on the stage top plate side, but by attaching an ultrasonic motor to the stage top plate 3 side, it is possible to install multiple movable parts on the same stage board. be. As a result, for example, when the stage device of this embodiment having two sets of movable parts is used in a semiconductor manufacturing equipment, one of the movable parts performs positioning control and performs a predetermined process, which is the original purpose of the semiconductor device. During this time, the other movable part can exchange wafers, making it possible to improve the throughput of semiconductor manufacturing equipment.
第8図および第9図は本発明の第3の実施例を示し、第
8図は平面図、第9図は正面図である。8 and 9 show a third embodiment of the present invention, with FIG. 8 being a plan view and FIG. 9 being a front view.
同図において1はウェハ、2はウェハ1を載置するウェ
ハ載置台、3はウェハ載置台2を固定支持しているステ
ージ天板、6はベース定盤に相当するステージ基板であ
り、8はステージ天板3に固定支持されている基準主う
− 9−1はステージ天板3のX方向の位置を測定する
ためのレーザー干渉計、9−2および9−3はステージ
天板3のY方向とθ方向の位置を測定するためのレーザ
ー干渉計、30は板バネ31を介してステージ天板3と
接続された駆動板、31はXYθ方向に拘束しZ方向に
弾性変形する板バネ、32はステージ天板3を2方向に
移動させるためにステージ基板6に設けられたエアーポ
ケット、33はステージ基板6に設けられたエアー注入
口、34は駆動板30に取付けられた超音波モーターで
ある。次に上記構成におけるステージ移動の動作につい
て述べる。第1の実施例と同様、4個の超音波モーター
に定在波もしくは進行波を発生させ、しかも上記進行波
の進行方向および発生する推力を制御することにより駆
動板30が移動し、板バネ31を介してステージ天板3
はX方向、Y方向、およびθ方向に移動可能となりしか
も上記移動が同時に可能である。また、レーザー干渉計
9によりステージ基板6に対するステージ天板3の絶対
位置が測定可能であり上記測定値を超音波モーター34
にフィードバック制御することによりステージ天板3の
位置決め制御が可能になる。In the figure, 1 is a wafer, 2 is a wafer mounting table on which the wafer 1 is placed, 3 is a stage top plate that fixedly supports the wafer mounting table 2, 6 is a stage substrate corresponding to a base surface plate, and 8 is a stage substrate. The reference main body 9-1 is fixedly supported on the stage top plate 3. Reference numeral 9-1 is a laser interferometer for measuring the position of the stage top plate 3 in the X direction. a laser interferometer for measuring the direction and position in the θ direction; 30 is a driving plate connected to the stage top plate 3 via a leaf spring 31; 31 is a leaf spring that is restrained in the XYθ directions and elastically deformed in the Z direction; 32 is an air pocket provided on the stage substrate 6 for moving the stage top plate 3 in two directions, 33 is an air inlet provided on the stage substrate 6, and 34 is an ultrasonic motor attached to the drive plate 30. be. Next, the operation of moving the stage in the above configuration will be described. As in the first embodiment, the four ultrasonic motors generate standing waves or traveling waves, and by controlling the traveling direction of the traveling waves and the generated thrust, the driving plate 30 is moved, and the plate spring Stage top plate 3 via 31
is movable in the X direction, Y direction, and θ direction, and the above movements are possible simultaneously. Further, the absolute position of the stage top plate 3 with respect to the stage substrate 6 can be measured by the laser interferometer 9, and the above measured value is transferred to the ultrasonic motor 34.
The positioning control of the stage top plate 3 becomes possible by feedback control.
ここで、ステージ基板6と超音波モーター34が接触し
ているため、ステージ基板6の平面度により駆動板30
はZ方向に移動してしまう。駆動板30とステージ天板
3が剛体として接続されていればウェハ1もZ方向に移
動してしまう。本実施例はそのようなZ方向移動を補正
する機構を付加したものである。(故意にZ方向に移動
させる場合もある。)
本実施例のように例えば、駆動板30とステージ天板3
を、XYθ方向は拘束し2方向には弾性変形する板バネ
31によって接続すれば、ステージ天板3はZ方向に移
動可能となる。ここで、本実施例のように例えば、エア
ー注入口33よりエアーポケット32に圧力制御された
エアーを入れれば、所定の位置にステージ天板3を2方
向に移動できる。Here, since the stage substrate 6 and the ultrasonic motor 34 are in contact with each other, the flatness of the stage substrate 6 causes the drive plate 30 to
will move in the Z direction. If the drive plate 30 and the stage top plate 3 are connected as a rigid body, the wafer 1 will also move in the Z direction. This embodiment adds a mechanism for correcting such Z-direction movement. (It may be intentionally moved in the Z direction.) For example, as in this embodiment, the driving plate 30 and the stage top plate 3
If these are connected by a leaf spring 31 that is restrained in the XYθ directions and elastically deformed in two directions, the stage top plate 3 can be moved in the Z direction. Here, for example, if pressure-controlled air is introduced into the air pocket 32 from the air injection port 33 as in this embodiment, the stage top plate 3 can be moved to a predetermined position in two directions.
また、本実施例において、エアーポケット32を複数個
設は各々に圧力制御されたエアーを入れることでステー
ジ天板のレベリング機構としても用いることができるし
、不図示ではあるがZ方向の位置を計測するセンサーを
本実施例に付加しその計測値をエアーの圧力制御部にフ
ィードバックすることで正確な2駆動を行なうことがで
きる。Furthermore, in this embodiment, the plurality of air pockets 32 can be used as a leveling mechanism for the stage top plate by filling each with pressure-controlled air, and although not shown, the position in the Z direction can be adjusted. By adding a measuring sensor to this embodiment and feeding back the measured value to the air pressure control section, accurate two-drive can be performed.
[発明の効果]
以上説明したように、複数の超音波モーターを平面配置
し各超音波モーターから発生する進行波による推力と方
向を制御することにより、ガイド機構が不要でしかも小
型(特に薄型)のXYθステージが可能になる。また上
記ステージは位置決め後の停止時は全く発熱しないで位
置保持をするため、熱変形の影響を受けにくい高精度ス
テージが可能になる。さらには、超音波モーターが取り
付いている可動部を複数設けたステージ装置を使用する
ことにより、高スループツト化が可能になる。[Effects of the Invention] As explained above, by arranging a plurality of ultrasonic motors in a plane and controlling the thrust and direction of the traveling waves generated by each ultrasonic motor, a guide mechanism is not required and the structure is small (especially thin). XYθ stage is possible. In addition, since the above-mentioned stage maintains its position without generating any heat when stopped after positioning, a high-precision stage that is less susceptible to thermal deformation is possible. Furthermore, by using a stage device having a plurality of movable parts to which ultrasonic motors are attached, high throughput can be achieved.
第1図は本発明の第1の実施例の斜視図、第2図はその
平面図、
第3図はその正面図、
第4図はそのブロック図、
第5図(a)、(b)、(c)は各々本発明の第2の実
施例で用いる圧!素子の上面図、正面図、および側面図
、
第6図は第2の実施例の平面図、
第7図はその正面図、
第8図は第3の実施例の平面図、
第9図はその正面図、
第10図は従来例の斜視図である。
1:ウェハ、
2:ウニへ載置台、
3:ステージ天板、
4.5:超音波モーター
6:ステージ基板、
7、永久磁石、
8:基準ミラー
9:レーサー干渉計、
10ニドライバー
11:コントローラー
20:超音波モーター
21:永久磁石、
2
3
4
0
1
2
3
4
:電歪素子、
二弾性体、
:テーバ一部、
:駆動板、
:板バネ、
:エアーポケット、
:エアー注入口、
:超音波モーターFig. 1 is a perspective view of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view thereof, Fig. 3 is a front view thereof, Fig. 4 is a block diagram thereof, and Figs. 5(a) and (b). , (c) are the pressures used in the second embodiment of the present invention! A top view, a front view, and a side view of the element, FIG. 6 is a plan view of the second embodiment, FIG. 7 is a front view thereof, FIG. 8 is a plan view of the third embodiment, and FIG. 9 is a plan view of the second embodiment. Its front view and FIG. 10 are perspective views of the conventional example. 1: Wafer, 2: Sea urchin mounting table, 3: Stage top plate, 4.5: Ultrasonic motor 6: Stage board, 7, Permanent magnet, 8: Reference mirror 9: Racer interferometer, 10 Driver 11: Controller 20: Ultrasonic motor 21: Permanent magnet, 2 3 4 0 1 2 3 4: Electrostrictive element, Bielastic body, : Part of Taber, : Drive plate, : Leaf spring, : Air pocket, : Air inlet, : ultrasonic motor
Claims (6)
ることにより上記表面に加圧接触された物体を一方向運
動させる超音波モーターを複数個でかつ上記物体を少な
くとも2方向以上の方向に運動させる位置に配置し、上
記複数個の超音波モーターから発生する進行波による推
力と方向の制御手段を具備したことを特徴とする超音波
モーターを利用したステージ装置。(1) A plurality of ultrasonic motors that generate traveling wave-like ultrasonic vibrations on the surface of an elastic body to move an object in pressure contact with the surface in one direction, and move the object in at least two directions. 1. A stage device using an ultrasonic motor, characterized in that the stage device is arranged at a position where the ultrasonic motor is moved, and is equipped with means for controlling thrust and direction by traveling waves generated from the plurality of ultrasonic motors.
面上に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の超音波モーターを利用したステージ装置
。(2) A stage device using an ultrasonic motor according to claim 1, wherein thrust generating surfaces of the plurality of ultrasonic motors are arranged on the same plane.
ーの推力の方向が四角形状になるよう配置し、上記複数
個の超音波モーターから発生する進行波による推力と方
向を制御することにより移動物体をXYθ方向に移動お
よび位置決めすることを特徴とする超音波モーターを利
用したステージ装置。(3) Arranging the plurality of ultrasonic motors according to claim 1 so that the direction of the thrust is square, and controlling the thrust and direction of the traveling waves generated from the plurality of ultrasonic motors. A stage device using an ultrasonic motor, which moves and positions a moving object in the XYθ directions.
ーが移動物体側に取付けてあり、上記複数の超音波モー
ターの推力発生面が固定側の同一平面に加圧接触し上記
移動物体をXYθ方向に移動および位置決めすることを
特徴とする超音波モーターを利用したステージ装置。(4) A plurality of ultrasonic motors according to claim 1 are attached to a moving object, and the thrust generating surfaces of the plurality of ultrasonic motors come into pressurized contact with the same plane on the fixed side of the moving object. A stage device that uses an ultrasonic motor and is characterized by moving and positioning the stage in the XYθ directions.
ーが取付けられている移動物体を複数配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の超音波モーターを
利用したステージ装置。(5) A stage device using the ultrasonic motor as set forth in claim 4, characterized in that a plurality of moving objects to which a plurality of ultrasonic motors as set forth in claim 4 are attached are arranged. .
ーを取付けた移動物体が固定側の同一平面上を移動する
ステージ装置において、上記複数の超音波モーターと上
記移動物体の取付け部が上記平面に対して直角方向のみ
に自由度を持って取付けられたことを特徴とする特許請
求の範囲第4項記載の超音波モーターを利用したステー
ジ装置。(6) In a stage device in which a moving object to which a plurality of ultrasonic motors that generate thrust by traveling waves are attached moves on the same plane on the fixed side, the mounting portions of the plurality of ultrasonic motors and the moving object are mounted on the same plane. 5. A stage device using an ultrasonic motor according to claim 4, wherein the stage device is mounted with a degree of freedom only in a direction perpendicular to the stage device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054913A JPH03257914A (en) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | Stage equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054913A JPH03257914A (en) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | Stage equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257914A true JPH03257914A (en) | 1991-11-18 |
Family
ID=12983843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054913A Pending JPH03257914A (en) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | Stage equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257914A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008167594A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Canon Inc | Multi-degree-of-freedom drive device and imaging device |
-
1990
- 1990-03-08 JP JP2054913A patent/JPH03257914A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008167594A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Canon Inc | Multi-degree-of-freedom drive device and imaging device |
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