JPH0413532A - 回転並進ステージ - Google Patents

回転並進ステージ

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JPH0413532A
JPH0413532A JP2114613A JP11461390A JPH0413532A JP H0413532 A JPH0413532 A JP H0413532A JP 2114613 A JP2114613 A JP 2114613A JP 11461390 A JP11461390 A JP 11461390A JP H0413532 A JPH0413532 A JP H0413532A
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motor
rotor
boss
rotation
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Fumiaki Sato
文昭 佐藤
Kazuhiro Ito
一博 伊藤
Yoshiyuki Tomita
良幸 冨田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、加工対象物を位置決めする装置に関し、特に
並進と並進方向の周囲の回転の2つの自由度の位置決め
を行なうための装置に関する。
[従来の技術] 半導体製造装置、たとえばステップ露光装!においては
、加工すべき半導体ウェハをチャックプレート等に受渡
し、チャックで吸着すること等で半導体ウェハを固定し
、種々の作業、たとえばステップ露光やホンディング等
を行なう。
半導体ウェハの受渡し時には回転誤差か生じる。
すなわちオリエンテーションフラットか所定方向から、
たとえば1度弱程度傾く。
また半導体ウェハは厚み方向に規格によるばらつきと規
格内のばらつきを持つ、後者は数十μm程度、前者は主
に径により400μm位から800μm位までのばらつ
きである。
半導体露光装置やイオン注入装置のステージは、−船釣
にチップ毎または複数チップ毎に作業を行なうために半
導体ウェハを移動させるための粗動機構と、各作業位置
での微調整を行なうための微動機構を有する。
上述の半導体ウェハの受渡し時の角度誤差および厚さの
ばらつきは、微動機構で調整するには値か大きすぎる。
微動機構の調節可能範囲を拡大すれば精度が低下してし
まう、そこで、ステージ等に適当な精度のθ方向とZ方
向の調整機構が必要となる。
なお、この半導体ウェハ受渡しの際の誤差は、1度修正
すればその半導体ウェハについては再度修正する必要は
ないものである。
第2図(A)、(B)、<C>に従来技術によるθ2調
整機構の例を示す、第2図(A)が縮方向の断面図を示
し、第2図(B)はθ方向の調整を行なうθステージの
平面図、第2図(C)はZ方向の調整を行なうための清
心カム機構を示す。
第2図(A)において、チャックプレート51は半導体
ウェハを真空、静電力等で吸着する。このチャックプレ
ート51は3つの偏心カム53によって2方向位置を調
整されている。偏心カム機構は第2図(C)に拡大して
示されるように、たとえば平面形状が卵形の偏心カム5
3をサーボモータ52で回転させるものである。清心カ
ム53の回転角度によって偏心カム53の上端の高さが
変化する。3つの偏心カム53の回転角度を変化させれ
ば、あおりの調整も行なえる。
偏心カム53とサーボモータ52からなる傷心カム機構
はθステージ55の上に配置されている。
チャックプレート51とθステージ55との間にはスプ
リング54か取り付けられ、チャックプレート5工に復
帰力を与えてている。このスズリング54は水平ステー
ジの時には省略することもできるか、垂直ステージの場
合は省略することはできない。
θステージ55には第2図(B)に示すようにアーム5
7か取り付けられており、このアーム57を押すように
直交方向にリニアモータ56が設けられている。リニア
モータ56は、たとえばモータの回転をネジ等で直線運
動に変換したもので構成できる。θステージ55に復帰
力を与えるためアーム57はバネ58で引張られている
θステージ55はベアリング59を介してベース60の
上に回転可能に支持されている。固定されたベース60
に対してθステージ55が面内回転を行ない、θステー
ジ55に対してチャックプレート51が高さ方向の変位
を行なう、このようにしてθZ力方向運動が行なえる。
[発明か解決しようとする課題J 第2図に示した従来技術においては、θステージの上に
2ステージとなるチャックグレートか配置されており、
2段隣の構成となっている。また、各ステージの駆動は
部品間の牽擦を含むものである。このため構造が複雑と
なり、精度を高くすることか難しい、また垂直型ステー
ジを構成しようとすると、さらに他のガイドや駆動機構
を必要とする。
本発明の目的は、コンパクトな構造で高精度を実現でき
、かつ垂直ステージにも適した回転並進ステージを提供
することである。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、回転並進の2つの自由度をもつ運動を
1段構成のステージで実施する。ステージに直接モータ
のロータを取り付け、ステータに対して直接ロータを駆
動することによって回転運動を行なう、また、ロータを
取り付けたステージを複数の平行板バネ部材で支持し、
モータの軸方向の変位を可能とし、ステージ部材を軸方
向に駆動する駆動手段を備えて、軸方向変位を行なおせ
る。
[作用] 一体構造のステージに回転駆動機構と並進駆動機構とが
結合され、1段の構成で2つの自由度の運動を行なうこ
とができる1回転は減速機を介さずダイレクトドライブ
モータ方式によって行なわれるので、摩擦が少なくさら
に減速機構部のバラクラシュ等のカスがなく、高い精度
を実現できる。
また、平行板バネ部材によって支持されたステージ部材
をモータの軸方向に駆動するため、ステージは垂直ステ
ージ構造にも適し、並進運動の精度も高くしやすい。
[実施例コ 第1図に本発明の実施例による回転並進装置を示す。
チャックプレート1はその上面に半導体ウェハを載置す
るためのものであり、図示の2方向とθ方向に運動する
ことができる。チャックプレート1の下面にはホス10
が固定されている。このホス10は2枚の平行なダイヤ
フラム2.3によって支持されており、2枚の平行なタ
イヤフラム2.3はベアリング6の内側部材6aに固定
されている。ベアリング6は外側部材6bと内側部材6
aおよびボールベアリング6Cを含み、図示しない機構
で高さ方向変位は拘束され、回転方向の自由度のみを有
する。ベアリングの外側部材6bはハウジング7に固定
されている。なお、下側のダイヤフラム3には対称的な
位置に開口か設けられており2この開口を通ってモータ
のステータ5を支持する固定脚11が配置されている。
ステータ5と対向するようにモータのロータ4がボス1
0上に取り付けられている。たとえばステータ5は永久
磁石で構成され、ロータ4はコイルで構成される。この
構成の場合には、整流子をボス10上に設け、コイル4
にt流を供給する。逆にロータ4を永久磁石とし、ステ
ータ5をコイルとすることもできる。この構成の場合に
は、ホール素子をロータ4の近傍に設け、ロータ4の永
久磁石の回転角度を検出して制御した位相の電流をステ
ータコイル5に供給する。このようにして回転力を与え
られると、チャックプレート1はハウジング7に対して
θ方向の運動を行なう、なお、θ方向の運動はたとえば
±1度程度に限定されており、下側ダイヤフラム3に設
けた開口内で固定脚11か位置を変イヒできる範囲にさ
れている。なお、モータとダイヤフラムを別々の所に配
置すれば回転角度は大きくできる。ハウジング7の下部
にはカス供給穴が設けられ、その上にベローズ8が取り
付けられている。すなわち、開口からガスを供給するこ
とにより、ベローズ8を伸ばすと、ボス10を下側から
押し上げることができる構造となっている。なお、ベロ
ーズ8とボス10の間には球状の回転ヒンジ9が配置さ
れている。このためボス10はベローズ8に対して回転
運動を行なうことができる。なお、球状の回転ヒンジの
代わりに滑り軸受は等を用いてもよい、ベローズ8か回
転ヒンジ9を介してボス10を押し上げると、タイヤフ
ラム2−3は2方向に対しては剛性が低いなめ、弾性変
形を行なってボス10は2方向に変位する。
すなわち、平行なタイヤフラム2.3は平行リンクの役
割を果たす、なお、円盤状のタイヤフラムを用いる代わ
りに、十字状、星状等の放射状の板バネを用いることも
できる。また、ホス10およびタイヤフラム2.3の回
転を許容させるための軸受けは、ボールベアリングの他
どのようなものでもよい、たとえば、ハウジング7と内
側部材6aの間を半径方向に接続する板バネによって構
成することもできる。
チャックプレート1tこはアーム12.14が取り付け
られ、外側に突出している。アーム12と対向するよう
にθ方向の変位検出器13か配置されており、またアー
ム14の下面と対向するように2方向の変位検出器15
が配置されている。これらの変位検出器は、たとえば静
電容量型−rji気型等である。
第1図に示した回転並進装置は、ステージ1を直接2方
向およびθ方向(こ駆動する#I造であり、コンパクト
な構造となっている。また、Z方向、θ方向の運動を行
なう際、滑り摩擦を起こす場所か少なく、精度を高くし
やすい。
第3図は、第1図に示す回転並進装置の制御系の例を示
すブロック図である。
2方向の変位を検出し、制御を行なう場合で説明する。
カス源21から供給された高圧ガスは、フィルター22
およびレギュレータ23を介して中圧カスとされ、電空
レギュレータ24によって所望の圧力のガスとされる。
このガスがベローズ8に供給されてチャックプレートの
2方向駆動を行なう、チャックプレートのZ方向変位は
位置検出器25によって検出され、センサーアンプ26
を介して制御装置27の比較器28に供給される。
制御装置27内では所望の2方向位置か設定されており
、この設定値と測定したセンサーアンプ26からの測定
値とか比較器28で比較される。比較結果に基づきカス
圧をどのように変化させるかの制御信号かアンプ29に
供給され、アンプ2つからの信号か電空レギュレータ2
4を制御して、ガス圧を変化させ〜チャックプレートの
Z方向位置を修正する。
なお、2方向位置の制御の場合で説明したか、θ方向の
制御も同様に行なうことかできる。この場合、位置検出
器はθ方向付置く角度)を検出し、制御信号はモータの
コイルに流す電流を制御する。
第4図は本発明の他の実施例による回転並進装置を示す
4本実施例においては、ボス10の下に3つのベローズ
8a、8b、8cか配置され、それぞれ球状の回転ヒン
ジ9a、9b、9cによってボス10の下面を押してい
る。その他の構成は第1図の実施例と同様である。
第4図の実施例においては、3つのベローズ8a、8b
、8cに供給するカス圧を制御することにより、チャッ
クプレート1のあおり調整を行なうこともできる。
第5図は本発明の他の実施例による回転並進装置を示す
本実施例においては、ボス10の下面に、ピストン部材
30か取り付けられ、ハウジング7の底面にシリンダ部
材32か形成されている。さらに、ピストン部材30の
一部にOリング31か取り付けられ、ピストン部材30
とシリンダ部材32の間に気密封止を形成している。ハ
ウジング7の下面からガスをシリンダ部材32内に供給
することにより、ピストン部材30は上方に押し上げら
れる。このようにして2方向の駆動を行なう。
第6図は本発明の他の実施例による回転並進装置を示す
本実施例においては、第5図の実施例における0リング
31か除去されている。すなわち、シリンダ部材32と
ピストン部材30との間に隙間か形成されており、下部
空間33の空気はこの隙間を介して上部へ逃げる。すな
わち、ピストン部材30とシリンダ部材32によりエア
ーベアリング34か形成されている。その他の点は第1
図の実施例と同様である。
本実施例においては、第5図の実施例の場合のOリング
による滑りr!J擦か排除されているため、高精度を実
現しやすい。たたし、気密構造ではないため−1部空間
を真空等にすることはできない。
以上説明した実施例においては、並進および回転を行な
うことかできるか、チャンクプレートを適正な位置に位
置決めした後、作業が終了するまでサーボをかけている
必要かある。この場合、ダイレクトドライブモータ等の
アクチュエータに発熱が生じ、ステージの位置決め精度
に悪影響をおよぼす可能性かある。また、カス圧を用い
たアクチュエータは、その同性かあまり高くはできない
第7図は本発明の他の実施例による回転並進ロック装置
を示す。
第7図(A)はその構成を示す、チャックプレート1は
、その下にロック機構16を備え、ロック機構16の下
にボス10を取り付けている。ロック機構16は第7図
(B)にその一部を拡大して示すように、圧電アクチュ
エータ35か一端を支持部材37に保持され、他端をハ
ウジング側に向け、平行リンク36によって支持された
ロック用シュー38を押圧する。平行リンク36は平行
な弾性部材36a、36bを有し、矢印方向の力に対し
て弾性変形する。圧電アクチュエータ35か矢印方向に
伸びると、平行リンク36が弾性変形し、ロック用シュ
ー38がハウジング7の内壁に当接する。圧電アクチュ
エータ35の発生する力が十分高くなると、ロック用シ
ュー38はハウジング7の内壁に強く当接し、牽擦によ
ってロックを行なう、ロック機構16中にはこのような
圧電アクチュエータが複数個対称的な位置に設けられて
おり、位置決め後、チャックプレート1をその位置にロ
ックする。その他の構成は第1図の構成と同等である。
なお、チャックプレート1として円盤状のものを用いる
場合を説明したが、チャックプレート1の形状は円状に
限らない。
第8図は本発明の他の実施例による回転並進装置を概略
的に示す平面図である。
本実施例においては、チャックプレート1およびハウジ
ング7が矩形断面を有する。チャックプレート1の下部
を支えるポス10も、矩形断面を有し、十字状の平行板
バネ42によって中間部材44に接続される。ボス10
および中間部材44は紙面垂直方向に長さを有し、板バ
ネ42は複数枚重ねて配置されて、平行リンク構造を構
成している。また、中間部材44とハウジング7の間は
、紙面垂直方向に伸びる板バネ部材46によって支持さ
れる。すなわち、板バネ46が回転運動を許し、板バネ
42が並進運動を許す構造である。駆動方法は第1図等
と同機に行なえばよい。
以上実施例に沿って本発明を説明したか、本発明はこれ
らに制限されるものではない、たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
[発明の効果] 本発明によればチャックグレート等のステージが、直接
2方向およびθ方向に駆動され、コンパクトな構造で2
軸方向の運動を達成している3また、滑り係合する部分
か少なく高精度を達成しやすい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による回転並進装置を示す断面
図、 第2図(A)、(B)、(C)は従来技術の例を示し、
第2図(A)は継断面図、第2図(B)はθステージの
概略平面図、第2図(C)は偏心カムを示す正面図と側
面図、 第3図は第1図の実施例の制御系の例を示すブロック図
、 第4図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す断面図、 第7図(A)、(B)は本発明の他の実施例を示し、第
7図(A)は構成を示す断面図、第7図(B)はその部
分拡大図、 第8図は本発明の他の実施例を示す概略平面図である。 図において、 2.3 12.14 13.15 チャックプレート タイヤフラム ロータ ステータ ベアリンク ハウジング ベローズ 回転ヒンジ ボ  ス 固定脚 アーム 変位検出器 ロック機構 ガス源 フィルタ レギュレータ 電空レギュレータ 位置検出器 センサーアンプ 制御装置 比較器 アンプ ピストン部材 0リング シリンダ部材 下部空間 エアーベアリング 圧電アクチュエータ 平行リンク 支持部材 ロック用シュー 平行板バネ部材 中間部材 板バネ部材 特許出願人  住友重機械工業株式会社復代理人 弁理
士 高橋 敬四部 (A)m断面 (B)θステージ (C)偏心カム 従来技術の例 第2図 く  − 第4図 33:下部空間 34:エアーベアリング 16:ロック機構 (A)構成 (B)部分拡大図 他の実施例 笛7P;A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、対象物を載置するためのステージ部材と、前記
    ステージ部材に取り付けられたモータのロータと、 前記ロータと対向して配置されたモータのステータと、 前記ステージ部材に取り付けられ、前記モータの軸方向
    の変位を許す複数の平行板バネ部材と、 前記平行板バネ部材を回転可能に支持するベアリング部
    材と、 前記ステージ部材を前記モータの軸方向に駆動する並進
    駆動手段と を有する回転並進ステージ。
  2. (2)、さらに、前記ステージ部材に1端が固定され、
    他端が印加電圧によって移動する複数の圧電アクチュエ
    ータと、前記圧電アクチュエータの他端と対向する固定
    部材とを含むロック機構を有する請求項1記載の回転並
    進ステージ。
  3. (3)、前記並進駆動手段は、軸方向に伸縮するベロー
    ズとベローズ内に気体を供給する手段を含む請求項1ま
    たは2記載の回転並進ステージ。
  4. (4)、前記並進駆動手段は、軸方向に相対運動可能な
    シリンダ部材とピストン部材およびシリンダ部材とピス
    トン部材の作る空間内に気体を供給する手段を含む請求
    項1または2記載の回転並進ステージ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002057099A (ja) * 2000-04-24 2002-02-22 Nikon Corp 平面モータと磁気浮上微動ステージとを有するウエハ位置決め装置
JP2010050114A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Yaskawa Electric Corp 精密微動位置決めユニット及びそれを備えたステージ装置
CN113681485A (zh) * 2021-09-17 2021-11-23 奥瑞视(北京)科技有限公司 一种超声波水浸检测用转台
CN113927302A (zh) * 2021-10-13 2022-01-14 江西东涵科技协同创新有限公司 一种永磁电机壳体的连续钻扩孔设备

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