JPH10125593A - ステージ装置 - Google Patents

ステージ装置

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JPH10125593A
JPH10125593A JP29793396A JP29793396A JPH10125593A JP H10125593 A JPH10125593 A JP H10125593A JP 29793396 A JP29793396 A JP 29793396A JP 29793396 A JP29793396 A JP 29793396A JP H10125593 A JPH10125593 A JP H10125593A
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JP
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moving body
force
stage
surface plate
base
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JP29793396A
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Kotaro Tsui
浩太郎 堆
Hirohito Ito
博仁 伊藤
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Canon Inc
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    • 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
    • GPHYSICS
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の加減速に伴う反力を定盤に伝えなく
し、移動体の高速、高精度な位置決めを実現する。 【解決手段】 上面に基準面を有する定盤と、前記定盤
の基準面上で第1の方向に移動する第1の移動体と、前
記第1の移動体を駆動する駆動力を発生する第1の移動
手段と、前記定盤の基準面上で前記第1の移動体に対し
第1の方向と直交する第2の方向に移動可能に装着され
かつ基体を搭載する第2の移動体と、前記第2の移動体
を駆動する駆動力を発生する第1の移動体に設けられた
第2の移動手段と、前記第1の移動体を前記第2の方向
に力補償素子を介して支持する基台と、前記基台と定盤
間の振動除去手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種測定器、およ
び半導体リソグラフィ工程で用いる投影露光装置などに
おいて高速、高精度で物体の移動、位置決めをするステ
ージ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のステージ装置の構成例を示
す図である。同図において、51はステージ基盤であ
り、ステージ基盤51上にY方向(紙面垂直方向)への
移動機構としてのYステージ52が載置されている。5
3はボールねじにより回転方向を直線運動に変換しYス
テージ52をY方向へ駆動するDCサーボモータであ
り、ステージ基盤51に固定されている。54はYステ
ージ52に装着されているXステージである。55はボ
ールねじ56により回転運動を直線運動に変換しXステ
ージ54をX方向へ駆動するDCサーボモータであり、
Yステージ52に固定されている。1はステージ基盤を
保持する定盤である。
【0003】9a,9bはレーザ測長器用の反射ミラー
であり、Xステージ54に固定されている。57はXス
テージ54のX方向の位置を検出するレーザ測長器の干
渉計であり、取り付け台58を介して定盤1に固定され
ている。13は定盤1を支持し、装置を設置する床から
の振動伝達を遮断するところのマウント部材である。上
記構成においては、Yステージ52およびXステージ5
4を駆動すると加減速に伴う反力が定盤1に伝わる。
【0004】一方、特開平5−77126には、剛性の
低い定盤支持手段によって支持された定盤と、この定盤
に設けられた案内手段と、定盤と案内手段によって支持
された可動ステージと、この可動ステージに推力を与え
る駆動手段とを含む移動ステージにおいて、前記駆動手
段を定盤とは独立した支持手段によって支持する構成が
示されている。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記図6に示す従来例では、移動体の加減速に伴う反力が
定盤1に伝わるとマウント部材13に支持された定盤1
に関連する機構系の固有振動が励起され、Xステージ5
4やYステージ52やレーザ干渉計57に外乱振動が伝
わり、高速、高精度な位置決めを妨げる傾向があった。
【0006】また上記特開平5−77126の装置で
は、移動体の加減速に伴う反力を移動体を搭載する定盤
に伝えない構成となっているが、ステージ構成が限定さ
れている。
【0007】本発明は、上記の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、上記特開平5−77126の装
置を改善した、移動体の加減速に伴う反力を移動体を搭
載する定盤に伝えない新しいステージ装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【発明を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明では、上面に基準面を有する定盤
と、前記定盤の基準面上で第1の方向に移動する第1の
移動体と、前記第1の移動体を駆動する駆動力を発生す
る第1の移動手段と、前記定盤の基準面上で前記第1の
移動体に対し第1の方向と直交する第2の方向に移動可
能に装着されかつ基体を搭載する第2の移動体と、前記
第2の移動体を駆動する駆動力を発生する第1の移動体
に設けられた第2の移動手段と、前記第1の移動体を前
記第2の方向に力補償素子を介して支持する基台と、前
記基台と定盤間の振動除去手段とを具備する。本発明の
好ましい実施例において、前記力補償素子は第2の移動
手段で発生する駆動力と同じ大きさの補償力を発生する
ことを特徴としている。
【0009】本発明によれば、従来例に比し、移動体の
加減速に伴う反力を定盤に伝えず、移動体の高速、高精
度な位置決めを実現することができる。
【0010】
【実施例】
(第1の実施例)本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の第1の実施例に係るステージ装置
の構成を示す平面図、図2は図1のA−A断面図であ
る。図1において、紙面左右方向がX方向、紙面上下方
向がY方向である。図において、1は上面が案内面1f
を有する定盤である。3は定盤1の案内面1fに直交す
る方向に案内面3fを有する固定ガイドであり、定盤1
に固定されている。4は定盤1の案内面1fに直交する
方向に案内面g1,g2を有するYステージであり、固
定ガイド3の案内面3fおよび定盤1の案内面1fに対
して設けられた静圧軸受けパッド5a,5b,5cによ
って非接触で支持案内され、Y方向にスムーズに動くこ
とができる。10は基体ホルダ10hを介して基体(例
えば半導体ウエハ)12を保持するXステージであり、
定盤1に対して設けられた静圧軸受けパッド11および
Yステージ4の案内面g1,g2に対向して設けられた
静圧軸受けパッド(不図示)によって、Yステージ4に
対して非接触でX方向にスムーズに動くことができる。
9a,9bはレーザ測長器用の反射ミラーであり、Xス
テージ10に固定されている。なおレーザ反射ミラーに
対応する干渉計は図示していないが定盤1に固定されて
おり、Xステージ10のX方向およびY方向の位置を定
盤1基準に正確に測定することができる。2は振動伝達
を遮断するところのマウント部材13を介して定盤1を
支持する基台である。
【0011】7(7y,7f)はYステージを非接触で
Y方向に駆動する左右2本のYリニアモータであり、Y
可動子7yが取り付け板8a,8bを介してYステージ
4の両端に結合され、Y固定子7fはフレーム102を
介して基台2に固定されている。6(6y,6m,6
f,6c)はXステージを非接触でX方向に駆動するX
リニアモータであり、図4に示す永久磁石6mとヨーク
6yとにより構成されるX可動子がXステージ10に結
合されている。X固定子はコイル6cとコイル6cを支
持する連結フレーム6fより構成されていて、Yステー
ジ4に固定されている。Xリニアモータ6の部分的な拡
大図を図3に、図3のC−C断面図を図4に示す。Xヨ
ーク6yは磁性体材料からなり、N極とS極が対向する
1組の永久磁石6mが複数組接着等の手段で取り付けら
れ、矢印Hで示す磁束が形成されるような磁気回路とな
っている。X固定子は複数個のコイル6cが固着されて
いて、永久磁石6mが対向する空間にコイル6cが位置
するように配置される。Yリニアモータ7も同様な構成
になっている。上記リニアモータは特開平1−1851
57および特開平1−185158に示されている多極
型リニアモータである。
【0012】図1および図2において、力補償用コイル
100cと力補償用永久磁石100mと力補償用ヨーク
100yにより力補償素子を構成している。力補償用コ
イル100cは連結フレーム6fにより支持されてい
て、力補償用永久磁石100mおよびヨーク100y
は、支持部材101およびフレーム102を介して基台
2に固定されている。力補償素子は前述したリニアモー
タと同様の方式で、基台およびYステージ間に非接触に
X方向に補償力を発生することができる。また力補償用
ヨーク100yは片側開放端となっており、力補償用コ
イル100cがY方向に自由に動くことができ、かつY
ステージのY方向全ストロークを十分カバーできるよう
にY方向に長くのびた構成となっている。
【0013】次に本実施例の作用のメカニズムを図5を
使って説明する。簡単化のために定盤1、Yステージ
4、Xステージ10、フレーム102および基台2の質
量要素、ならびに静圧軸受けパッド5aおよびマウント
部材13のバネ要素のみを用いて説明する。
【0014】Xステージ10をXプラス方向(紙面右
側)に駆動するとき、Xリニアモータより発生する駆動
力fxがX方向に働き、その時の反力fyがYステージ
4のXマイナス方向に働く。図6の装置においては反力
fyが静圧軸受けパッド5aを介して、定盤1に伝わ
り、結果的にステージの位置決め精度に悪影響を及ぼす
ほど定盤1を振動させてしまう。本実施例においては、
力補償素子100(100c,100m,100y)が
反力fyと同じ大きさで逆向き(Xプラス方向)の補償
力fcをフレーム102よりステージ4に発生させ、反
力fyを打ち消してしまう。結果的に定盤1には反力が
伝わらず、ステージの位置決め精度に悪影響を及ぼさな
い。
【0015】また本実施例においては力補償素子100
とXリニアモータ6のコイルに流れる電流や磁石の特性
および寸法等をほぼ等しいものとしているため、力補償
素子100においてXリニアモータ6で発生する駆動力
とほぼ同じ大きさ、同じ周波数特性を実現している。し
たがって、ステージを駆動し位置決めを制御するコント
ローラはXリニアモータに与える指令値と同じ値を力補
償素子にも与えることで、簡単に反力を打ち消すことが
できる。
【0016】(第2の実施例)第1の実施例において
は、Xリニアモータ6に与える指令値と同じ値を力補償
素子100にも与えることで、補償力を簡単に制御し
た。実際にはコントローラが同じ指令値を出してもXリ
ニアモータ6の駆動力は、コイルの特性のばらつきやリ
ップルなどの影響でXステージ4のX方向の位置によっ
て変動する。そこでコントローラが、各位置ごとの駆動
力の変動値を記憶しておき、それに応じて力補償素子が
発生する補償力を制御するようにしてもよい。
【0017】(第3の実施例)Xステージが加減速する
時に前述した駆動力の変動によって、補償力と駆動力が
一致できず、定盤1が力を受けてしまうとき、定盤1の
X方向の加速度を検出してフィードバック信号とし加速
度がゼロになるように力補償素子が発生する補償力を制
御するフィードバック制御系をコントローラが含んでも
かまわない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればY
方向駆動用のリニアモータの固定子を、X、Yステージ
およびレーザ干渉計を支持する定盤とマウント部材で分
離されたフレーム、基台に支持固定し、さらにX方向駆
動用のリニアモータで発生する駆動力と同じ力を発生す
る力補償素子を介してフレーム基準にYステージを支持
することにより、X、Yステージの加減速に伴う反力を
定盤に伝えることをなくしたため、外乱振動となる定盤
に関連する各種固有振動を励起せずに高速、高精度な送
りを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係るステージ装置の平面
図である。
【図2】 図1のステージ装置のAA断面図である。
【図3】 図1の装置におけるリニアモータの部分的な
拡大図である。
【図4】 図3におけるC−C断面図である。
【図5】 図1の装置の作用を説明する図である。
【図6】 従来のステージ装置の側面図である。
【符号の説明】
1:定盤、1f:案内面、2:基台、3:固定ガイド、
3f:案内面、4:Yステージ、g1,g2:案内面、
5a,5b,5c:静圧軸受けパッド、6(6y,6
m,6f,6c):Xリニアモータ、7(7y,7
f):Yリニアモータ、8a,8b:取り付け板、9
a,9b:反射ミラー、10:Xステージ、10h:基
体ホルダ、11:静圧軸受けパッド、12:基体、1
3:マウント部材、51:ステージ基盤、52:Yステ
ージ、53:DCサーボモータ、54:Xステージ、5
5:DCサーボモータ、56:ボールねじ、57:レー
ザ干渉計、58:取り付け台、100(100c,10
0m,100y):力補償素子、101:支持部材、1
02:フレーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B23Q 1/18 A

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面に基準面を有する定盤と、前記定盤
    の基準面上で第1の方向に移動する第1の移動体と、前
    記第1の移動体を駆動する駆動力を発生する第1の移動
    手段と、前記定盤の基準面上で前記第1の移動体に対し
    第1の方向と直交する第2の方向に移動可能に装着され
    かつ基体を搭載する第2の移動体と、前記第2の移動体
    を駆動する駆動力を発生する第1の移動体に設けられた
    第2の移動手段と、前記第1の移動体を第2の方向に力
    補償素子を介して支持する基台と、前記基台と定盤間に
    配置された振動除去手段とを具備することを特徴とする
    ステージ装置。
  2. 【請求項2】 前記力補償素子は第2の移動手段で発生
    する駆動力と同じ大きさの補償力を発生することを特徴
    とする請求項1に記載のステージ装置。
  3. 【請求項3】 前記力補償素子は非接触電磁式の継ぎ手
    であることを特徴とする請求項2に記載のステージ装
    置。
  4. 【請求項4】 非接触電磁式継ぎ手は、前記基台に固定
    された永久磁石と、前記第1の移動体に固定されたコイ
    ルとを具備することを特徴とする請求項3のステージ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記永久磁石は前記第1の方向に伸展さ
    れ配置されていることを特徴とする請求項4に記載のス
    テージ装置。
  6. 【請求項6】 前記力補償素子が発生する補償力を制御
    するコントローラを具備することを特徴とする請求項2
    に記載のステージ装置。
  7. 【請求項7】 前記コントローラは第2の移動手段で発
    生する駆動力の変動に応じた補償力を発生するように制
    御する制御系を含むことを特徴とする請求項6に記載の
    ステージ装置。
  8. 【請求項8】 前記コントローラは、前記定盤の第2の
    方向の加速度をフィードバック信号にして補償力を制御
    する制御系を含むことを特徴とする請求項6に記載のス
    テージ装置。
  9. 【請求項9】 前記第2の移動体は、前記第1の移動体
    上に搭載されていることを特徴とする請求項1〜8にい
    ずれかに記載のステージ装置。
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