JPH06183561A - 移動ステージ装置 - Google Patents

移動ステージ装置

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JPH06183561A
JPH06183561A JP33880292A JP33880292A JPH06183561A JP H06183561 A JPH06183561 A JP H06183561A JP 33880292 A JP33880292 A JP 33880292A JP 33880292 A JP33880292 A JP 33880292A JP H06183561 A JPH06183561 A JP H06183561A
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mover
moving
drive element
posture
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Shinichi Chiba
伸一 千葉
Kotaro Tsui
浩太郎 堆
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Canon Inc
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Non-Mechanical Conveyors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度且つ高速の移動ステージ装置を提供す
ること。 【構成】 第１の静圧流体軸受（３）で支持され、リニ
アアクチュエータ（２）によって移動し得る移動体
（１）を備える移動ステージ装置において、第２の静圧
流体軸受（７）と駆動素子（８）が一体化された姿勢補
償機構を設け、駆動素子（８）の変位によってガイド
（５）の案内面に対して移動体（１）が垂直方向に変位
し得る構造とする。ここでコントローラ（１１）は移動
時に生ずる移動体（１）の姿勢変化が０に近付くよう
に、駆動素子（８）に印加する電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置・精密
工作機械・精密測定機器等において、高速かつ高精度に
所定の位置に位置決めすることのできる移動ステージに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、静圧流体軸受で移動体を支持
して軸受の非接触化を行い、位置決めの高精度化・高速
化を図った移動ステージが知られている。移動体をリニ
アアクチュエータ等の推力で駆動すると、移動体の重心
と駆動点が一致しない場合、モーメントによる姿勢変化
が移動体に回転運動を生じせしめ、移動ステージの位置
決め時間が遅延する要因となる。
【０００３】これを解決する移動ステージの例として、
静圧流体軸受に供給される流体の圧力を制御して移動体
の姿勢を保持したもの（特開昭58-25637号公報）があ
る。又、移動体が傾斜しないように、圧縮空気が吹き出
す噴出孔の絞りを圧電素子等の駆動手段を用いて調節可
能として、静圧流体軸受の剛性を高めたもの（特開昭63
−101515号公報）がある。
【０００４】他にも、ガイド側に静圧気体軸受を設け、
移動する方向と垂直に負荷が加わった際に、ガイド全体
をその下面に配した圧電素子を変位させて、移動体の傾
斜を補正するようにしたもの（実開平4-27218 号公報）
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力あ
るいは流量制御を行なう特開昭58-25637号公報や特開昭
63−101515号公報の例では、空気の圧縮性のために高周
波数での制御応答性が期待できない。
【０００６】又、実開平4-27218 号公報のように、ガイ
ドの下面に圧電素子を直列に設け姿勢を補償する場合
は、静圧流体軸受のガイドの剛性が低下して、サーボ剛
性を高めない限り移動体を高精度に案内することが困難
となる。又、ガイド側に圧電素子を設けると、装置が大
形化・重量化しやすく、駆動対象となるガイドを高速に
応答させる上で損失が大きく、移動ステージの動的な姿
勢補償が難しくなる。
【０００７】本発明は上記従来例にかがみてなされたも
ので、移動体の姿勢変化の補償機能を備えた高精度且つ
高速な移動ステージ装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の移動ステージ装置は、駆動機構によって駆動され得
る移動体と、前記移動体を支持する第１の流体軸受け
と、前記移動体に接続され支持方向に変位する駆動素子
と、前記駆動素子を介して前記移動体を支持する第２の
流体軸受けと、前記移動体の姿勢を補償するように前記
駆動素子に電圧を印加するコントローラとを有すること
を特徴とするものである。
【０００９】
【実施例】
＜実施例１＞図１は本発明の第１実施例を示し、半導体
露光装置などに好適なステージ装置の構成図であり、
（ａ）はその正面図、（ｂ）はその上面図を示す。又、
図２は図１の装置の全体斜視図である。図中、１は移動
ステージを成す移動体であり、移動体１の上には半導体
ウエハなどが搭載される。２は移動体１を磁力等で非接
触に駆動するリニアアクチュエータ、３は移動体１に取
付けられ垂直方向の支持を行なう静圧流体軸受、４は移
動体１を水平方向に支持する静圧流体軸受、５は垂直方
向のガイド、６は水平方向のガイドである。ここでガイ
ド５は上面を案内面とする定盤であり、６は側面を案内
面としてガイド５に取付けられた部材で、移動体１は静
圧流体軸受３、４によってガイド５、６の案内面に対し
て非接触で支持される。７は第２の静圧流体軸受、８は
静圧流体軸受７に固着されガイド５の案内面に垂直方向
に変位しうる圧電素子等の駆動素子、９は移動体１に駆
動素子８と静圧流体軸受７とを取付けるための支柱であ
る。支柱９には、水平方向の負荷や移動体１の変形によ
って静圧流体軸受７と駆動素子８に生じる傾きを避ける
ためのヒンジ部分も含まれている。静圧流体軸受７と駆
動素子８とは一体となっており、移動体１は駆動素子８
を介して第２の静圧流体軸受７によってもガイド５の案
内面に対して保持され、これらによって移動体１の移動
時のモーメントによって生じる姿勢変化を０に近付ける
ための姿勢補償機構を構成している。一体化された静圧
流体軸受７と駆動素子８は姿勢補償を行なう能力を有す
るのに必要な剛性を備えている。１１はリニアアクチュ
エータ２や駆動素子８の駆動を制御するコントローラで
ある。
【００１０】移動体１はリニアアクチュエータ２の推力
で駆動されるが、移動体１の重心と駆動点とが一致しな
い構成であると、モーメントによる姿勢変化によって移
動体１に回転運動が生じる。上記の構成では姿勢補償機
構によって姿勢変化を抑制するようになっている、これ
について図３を用いて以下説明する。
【００１１】図３の（ａ）はリニアアクチュエータ２を
駆動する駆動信号波形、（ｂ）は移動体１の移動時の姿
勢を示す波形、（ｃ）は移動時の姿勢変化を０にするた
めに駆動素子８に印加する電圧波形、（ｄ）は駆動素子
８を変位させて移動時の姿勢変化を０とするように調整
したときの波形である。
【００１２】まず、駆動素子８には電圧を印加せずに、
（ａ）に示されるような信号波形をリニアアクチュエー
タ２に入力して移動体１を駆動し、移動時の姿勢をガイ
ド５を基準に不図示の干渉計やエンコーダ等の変位検出
器によってモニタする。このときモニタされる観察波形
が、（ｂ）に示されるような姿勢変化の影響を受けた波
形であることを確認する。そして移動体１の移動時の姿
勢変化が０に近付くようにコントローラ１１で駆動素子
８に印加する電圧を調整する。ここで印加する電圧波形
は（ｃ）に示されるような波形で、移動時の姿勢変化を
０とするために（ｂ）と逆相の波形となっている。この
ような逆相波形の駆動信号を与えるこよによって姿勢補
償機構が作用して、（ｂ）に現われている姿勢変化を瞬
時に抑制することができ、移動体１の移動時の姿勢は
（ｄ）に示されるような波形に改善される。コントロー
ラ１１は、（ａ）のようなリニアアクチュエータ２に入
力される信号を基に（ｃ）のような信号を生成して駆動
素子８に電圧印加する。これにより移動体１の移動時の
姿勢変化を抑制することができる。
【００１３】本実施例によれば、静圧流体軸受を用いて
高剛性化・高精度化を図った移動ステージに動的な姿勢
補償を行なう機能を付加して更なる高剛性化を図り、姿
勢変化による回転運動を抑制することにより、高精度化
と共に移動ステージの位置決め時間の短縮に寄与でき
る。
【００１４】又、移動体１の自重支持にはガイド用の静
圧流体軸受３を用い、モーメントによる回転運動にのみ
姿勢補償機構が作用するように機能を分離しているた
め、姿勢補償機構２０の負荷容量は小さくてよく、移動
体１の自重を受ける程の高剛性や大ストロークを必要と
しない。よって静圧流体軸受７や駆動素子８のサイズす
なわち姿勢補償機構を小形化でき、装置全体の小型化を
達成できる。
【００１５】＜実施例２＞図４は本発明の第２実施例の
ステージ装置の構成図である。本実施例は図１の構成
に、移動体１の姿勢を検出するための加速度検出器を更
に設けたことを特徴とする。同図において、１０は移動
体１上に取り付けた加速度検出器であり、移動体１の移
動方向の加速度を検出する。加速度検出器１０は、移動
体１に接着又はねじ止め等の手法で固着されている。加
速度検出器１０の検出信号はコントローラ１１に入力さ
れる。
【００１６】リニアアクチュエータ２に図３（ａ）に示
されるような信号が入力されて移動体１を駆動すると、
加速度検出器１０が移動方向の加速度を検出し、検出さ
れる加速度波形は図３（ａ）と同期し且つ相似なものと
なる。本実施例では先の実施例で用いたリニアアクチュ
エータ２の駆動信号波形の代わりに、加速度検出器１０
で得られる移動方向の加速度波形をコントローラ１１へ
の入力信号としている。そしてこの入力信号を基に先の
同様に逆相の印加電圧（ｃ）を生成して移動体１を駆動
する。これによって移動体１の移動時の姿勢変化が０に
近付き、先の実施例と同等の作用及び効果が得られる。
【００１７】＜実施例３＞図５は本発明の第３実施例の
ステージ装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）
は上面図を示す。本実施例は図１の構成に、移動体１の
姿勢変化を検出するための変位検出器を更に設けたもの
である。同図において、１２はガイド５と垂直に取付け
た非接触の変位検出器（例えば静電容量型変位計）で、
ガイド５の上面に対して移動体１の垂直方向の変位を検
出する。変位検出器１２の検出出力はコントローラ１１
に入力される。変位検出器１２を移動体１の前後に、少
なくとも１つずつ配置することにより、２つの変位量の
差から移動体１の移動時の姿勢変化を検出できる。コン
トローラ１１はこの姿勢変化の検出に基づいて、姿勢変
化を打ち消すように駆動素子８へ印加する電圧を制御
し、移動体１の移動時のモーメントによる姿勢変化を０
に近付けるようにする。
【００１８】本実施例では変位検出器１２で常に移動体
１の姿勢を検出しているので、動的な姿勢補償のみなら
ず静的な姿勢補償も可能となる。よってガイドや移動体
の形状精度の不良や材料の経時変化等による位置決め精
度の低下も補償することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上の本発明によれば、高精度且つ高速
の移動ステージ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成図である。
【図２】第１実施例の全体構成の斜視図である。
【図３】図１の実施例の動作を説明するための信号波形
図である。
【図４】本発明の第２実施例の構成図である。
【図５】本発明の第３実施例の構成図である。
【符号の説明】
１ 移動体 ２ リニアアクチュエータ ３ 静圧流体軸受 ４ 静圧流体軸受 ５、６ ガイド ７ 静圧流体軸受 ８ 駆動素子 ９ 支柱 １０ 加速度検出器 １１ コントローラ １２ 変位検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 53/66 Ｚ 7111−3Ｆ Ｈ０１Ｌ 21/027 21/68 Ｋ 8418−4Ｍ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動機構によって駆動され得る移動体
    と、 前記移動体を支持する第１の流体軸受けと、 前記移動体に接続され支持方向に変位する駆動素子と、 前記駆動素子を介して前記移動体を支持する第２の流体
    軸受けと、 前記移動体の姿勢を補償するように前記駆動素子に電圧
    を印加するコントローラと、を有することを特徴する移
    動ステージ装置。
  2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記駆動機構に与
    える駆動信号を基に前記駆動素子へ印加する電圧波形を
    制御する請求項１の移動ステージ装置。
  3. 【請求項３】 前記移動体の移動方向の加速度を検出す
    る加速度検出計を備え、前記コントローラは前記加速度
    検出計の検出出力を基に前記駆動素子へ印加する電圧波
    形を制御する請求項１の移動ステージ装置。
  4. 【請求項４】 前記移動体の垂直方向の変位を検出する
    変位検出計を備え、前記コントローラは前記変位検出計
    の検出出力を基に前記駆動素子へ印加する電圧波形を制
    御する請求項１の移動ステージ装置。
JP33880292A 1992-12-18 1992-12-18 移動ステージ装置 Pending JPH06183561A (ja)

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