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JPH1074685A - 送り装置 - Google Patents

送り装置

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JPH1074685A
JPH1074685A JP8245450A JP24545096A JPH1074685A JP H1074685 A JPH1074685 A JP H1074685A JP 8245450 A JP8245450 A JP 8245450A JP 24545096 A JP24545096 A JP 24545096A JP H1074685 A JPH1074685 A JP H1074685A
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movable
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stage
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浩太郎 堆
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英司 小山内
Hirohito Ito
博仁 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速・高精度の送りが可能でかつ構成の自由
度の高い送り装置を提供する。 【解決手段】 定盤１と、定盤の基準面上で第１方向に
移動可能に案内された第１移動体３と、これを第１方向
に駆動する第１移動手段と、第１移動体に対し定盤の基
準面上で第１方向と直角な第２方向に移動可能に装着さ
れかつ物体を搭載する第２移動体５と、第２移動体を第
２方向に駆動する第２移動手段７と、第２移動手段が第
１移動体とは独立に定盤の基準面に平行に前記第１方向
にのみ移動できるように第２移動手段を第２方向に支持
する支持手段１００と、第２の移動手段を第１方向に駆
動する制御手段１１０，１１１と、第１移動手段および
支持手段を支持する１１基台と、基台と定盤間に介装さ
れた振動除去手段１３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種測定器及び半
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、位置決めをする送り装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の送り装置の構成例を示す
模式図である。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が設けられている。５
３はボールねじにより回転運動を直線運動に変換しＹス
テージ５２を駆動する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上
に設けられているＸステージ、５５ばボールねじ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５１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。８ａ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１０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、Ｙステージ５２及びＸステージ５４を
駆動すると加減速に伴う慣性力の反力が定盤１に伝わ
る。
【０００４】また、特公平０５−０７７１２６号公報に
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
と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、定盤上に設けられた駆動手段とを含
む移動ステージにおいて、可動ステージに推力を与える
駆動手段と、駆動手段を支持する、定盤とは独立した支
持手段を設け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１２の従来例では、移動体の加減速に伴う支持反力
が定盤１に伝わるとマウント部材１３に支持された機構
系の固有振動が励起され、Ｘステージ５４、Ｙステージ
５２、レーザ干渉計８ａ等に外乱振動が伝わり、高速、
高精度な送りを妨げる傾向がある。
【０００６】また、特公平０５−０７７１２６号公報の
ものでは、移動体の加減速に伴う支持反力を移動体を搭
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】本発明の目的は、上記公知（特公平０５−
０７７１２６号公報）の装置を改善し、構成の自由度の
高い送り装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明は、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の方向に移動可能に案内され
た第１の移動体と、前記第１の移動体を前記第１の方向
に駆動する第１の移動手段と、前記第１の移動体に対し
前記定盤の基準面上で前記第１の方向と直角な第２の方
向に移動可能に装着されかつ物体を搭載する第２の移動
体と、前記第２の移動体を前記第２の方向に駆動する第
２の移動手段と、前記第２の移動手段が前記第１の移動
体とは独立に前記定盤の基準面に平行に前記第１の方向
にのみ移動できるように前記第２の移動手段を前記第２
の方向に支持する支持手段と、前記第２の移動手段を前
記第１の方向に駆動する制御手段と、前記第１の移動手
段および前記支持手段を支持する基台と、前記基台と定
盤間に介装された振動除去手段とを具備したことを特徴
としている。
【０００９】上記の構成によって、移動体の加減速に伴
う慣性力を定盤に伝えず、移動体の高速、高精度な送り
を実現している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る半導体露光装置に使用される送り装置を示す平面図、
図２は図１のＡ−Ｂ断面図、そして図３は図１の可動ス
テージ上部を取り除いて示した平面図である。
【００１１】これらの図において、１は上面が案内面１
ｆを有する定盤であり、露光用光学系を支持している。
２は定盤１の案内面１ｆに直行しかつＹ方向に平行な案
内面を有する固定ガイドであり、定盤１に固定されてい
る。３は定盤１の案内面１ｆに直交しかつＸ方向に平行
な案内面ｇ１、ｇ２を有する可動ガイドであり、静圧軸
受パッド４ａ，４ｂが設けられており、定盤１および固
定ガイド２の案内面により非接触で支持案内されてい
る。３２は図示しない被露光体を真空吸着などの手段に
より固定するチャック、５はチャック３２を保持する可
動ステージであり、定盤１の案内面１ｆに対向して静圧
軸受パッド４ｃ、可動ガイド３の案内面ｇ１，ｇ２に対
向して静圧軸受パッド４ｄが設けられ、非接触で支持案
内されている。静圧軸受パッド４ａ，４ｃには磁石吸引
もしくは真空吸着などの手段（不図示）により与圧が付
与されている。９ａ，９ｂはレーザ測長器用の反射ミラ
ーであり、可動ステージ５に固定されている。８ａ，８
ｂは可動ステージ５の位置を検出するレーサ測長器の干
渉計であり、取付け台１０、および取付け基盤３１を介
して定盤１に固定されている。１１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。６は可動ガイド３を非接触でＹ方向に駆動
する２本のＹリニアモータであり、Ｙ可動子６ａが取付
け板１４を介して可動ガイド３の両端に結合され、Ｙ固
定子６ｂはフレーム１２を介して基台１１に固定されて
いる。７は可動ステージ５を非接触でＸ方向に駆動する
Ｘリニアモータであり、Ｘ可動子７ａが可動ステージ５
に結合されている。Ｘ固定子７ｂは連結器１０６ａ、１
０６ｂ、および駆動板１０５と一体となって駆動ステー
ジ９９を構成している。連結器１０６ａ，１０６ｂには
３個の静圧軸受パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ
が、可動ガイド３を貫通するロッド１０３ａ，１０３
ｂ，１０３ｃを介して取り付けられている。なお各静圧
軸受パッドへの空気の供給部分は図示していない。この
３個の静圧軸受パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを
介して駆動ステージ９９は定盤１の案内面１ｆにより非
接触に支持案内される。また駆動板１０５には２つの静
圧軸受パッド１０１および磁石吸引もしくは真空吸着な
どの手段１０４が取り付けられており、これらを介して
駆動ステージ９９は第２の固定ガイド１００によりＹ方
向に非接触で案内されかつＸ方向に支持される。また駆
動板１０５には駆動機構１１１が設けられており、駆動
ステージ９９をフレーム１２を基準にＹ方向に駆動す
る。駆動機構１１１には例えばボールねじを用いてもよ
い。１１０は駆動ステージ９９のＹ方向の位置を検出す
るための位置検出装置であり、例えばエンコーダを用い
てもよい。上記の構成によって、駆動ステージ９９は可
動ガイド３の貫通穴１０７ａ，１０７ｂの範囲内（±
δ）において、可動ガイド３および可動ステージ５に対
して独立にＹ方向に動くことができる。また駆動ステー
ジ９９が動くことによって可動ガイド３および可動ステ
ージ５に影響を与えることはない。
【００１２】図４はＹリニアモータ６の部分的な拡大図
であり、図５は図４のＣ−Ｄ断面図である。Ｙ可動子６
ａ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６ｃが複数組接着等の手段で取り付けられてお
り、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。Ｙ固定子６ｂには複数個のコイル６ｄが固着
されており、永久磁石６ｃが対向する空間にコイル６ｄ
が位置するように配置される。Ｘリニアモータ７も同様
な構成となっている。これらのリニアモータは特開平０
１−１８５１５７号公報および特開平０１−１８５１５
８号公報に示されている多極型リニアモータである。
【００１３】図６は可動ステージ５および駆動ステージ
９９をＹ方向に駆動するための制御手段を示すブロック
図である。５０は可動ステージ５および可動ガイド３を
Ｙ方向に駆動するためのコントローラ、５２はＹリニア
モータコイル６ｄに電流を供給するドライバである。ド
ライバ５２から供給される電流量に応じた電磁力が可動
ステージ５および可動ガイド３をＹ方向に駆動し、さら
にはその反力がＹ固定子６ｂを介して、フレーム１２に
加わる。この時、Ｙ固定子６ｂが振動し、Ｙ可動子６ａ
との相対速度が生じるとコイル６ｄに誘導電圧が生じる
が、ドライバ５２が、コイル６ｄに流れる電流を指令信
号に応じた値に保つため、Ｙ固定子６ｂの振動はＹ可動
子６ａには伝わらない。ドライバ５２からの電流量は、
Ｙ方向位置を計測するレーザ測長器の出力信号であるＹ
位置をコントローラ５０ａにフィードバックすることに
より、そのＹ位置と可動ステージ５のＹ目標位置との偏
差に応じた値となる。このようにして、可動ステージ５
および可動ガイド３のＹ方向への駆動が制御される。
【００１４】また、駆動ステージ９９を可動ガイド３に
追従させるために、可動ステージ５と共通のＹ目標値を
用い、かつ駆動ステージ９９のフィードバック信号とし
て位置検出装置１１０であるエンコーダの出力信号を用
いて、駆動ステージ９９の駆動を制御する。５１はこの
Ｙ目標値とフィードバック信号との偏差に基づいてボー
ルネジを用いた駆動機構１１１を制御するコントローラ
である。駆動ステージ９９は、可動ガイド３におおむ
ね、例えば前記貫通穴１０７ａ，１０７ｂの範囲内±δ
の１／３から１／４程度の誤差で追従すれば問題ない。
【００１５】上記構成において、所定のＹ目標値もしく
は目標パターンを入力すると、可動ステージ５および可
動ガイド３はＹ方向に所定の運動をする。また、この
時、駆動ステージ９９も可動ガイド３にほぼ追従して所
定の運動をする。可動ステージ５および可動ガイド３を
Ｙ方向に駆動した時の加減速に伴う慣性力は、Ｙ方向の
反力としてリニアモータの固定子６ｂを介してフレーム
１２に伝わり、基台１１に支持され、定盤１に伝わらな
い。また可動ステージ５をＸ方向に駆動した時の加減速
に伴う慣性力は、Ｘ方向の反力としてリニアモータのＸ
固定子７ｂを含む駆動ステージ９９に伝わり、静圧軸受
けパッド１０１、第２の固定ガイド１００を介してフレ
ーム１２に伝わり、基台１１に支持され、定盤１に反力
は伝わらない。したがって、マウント部材１３に支持さ
れた機構系の固有振動が励起されることはなく、可動ス
テージ５やレーザ干渉系８ａ，８ｂに外乱振動が伝わら
ない。
【００１６】（第２の実施形態）第１の実施形態におい
ては、駆動ステージ９９をガイドするために、定盤１の
案内面１ｆを基準とし、これに対向させて３個の静圧軸
受けパッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを配置すると
ともに、第２の固定ガイド１００を基準とし、これに対
向させて２個の静圧軸受けパッド１０１を配置した。し
かし、この代わりに、図７、図８に示すように第２の固
定ガイド１００に全拘束円筒型の静圧軸受け１２１を設
け、これと定盤１の案内面１ｆに対向した１個の静圧軸
受けパッド１０２ｂによるガイド構成を用いてもよい。
【００１７】（第３の実施形態）さらには定盤１の案内
面１ｆを基準とする代わりに、図９に示すように、可動
ガイド３の上面３ｆを基準とし、これに対向する１個の
静圧軸受けパッド１０２ｂ´により駆動ステージ９９を
案内するようにしてもよい。それによって可動ガイド３
に貫通穴１０７を設ける必要がなくなり、組立ても容易
となる。
【００１８】（第４の実施形態）また図１０に示すよう
に矩形型の静圧軸受け機構１３１を用いて、駆動ステー
ジ９９をガイド１００上で支持し案内してもよい。これ
によれば、１ユニットの矩形型の静圧軸受け機構１３１
だけで駆動ステージ９９のＹ方向以外の自由度（Ｘ、
Ｚ、Ｘ軸回転、Ｙ軸回転、Ｚ軸回転）をすべて規制する
ことができて、第２、第３の実施形態で用いた静圧軸受
けパッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｂ’を
無くすことができる。
【００１９】（第５の実施形態）また図１１に示すよう
に、第２の固定ガイド１００，１００´を定盤１の両側
に配置して、これらに設けた全拘束円筒型の静圧軸受け
１２１，１２１´で駆動ステージ９９を支持してもよ
い。これによれば、第４の実施形態と同様に静圧軸受け
パッドを無くすことができる。
【００２０】（第６の実施形態）第１の実施形態におい
ては、駆動ステージ９９の駆動機構１１１としてポール
ねじを用いたが、さらに清浄度が要求される場合には非
接触なアクチュエータとして例えば第１の実施形態で用
いられた多極型のリニアモータを用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、第１の移動手段例えば
Ｙ方向駆動用のリニアモータの固定子を、第２の移動体
例えば可動ステージやレーザ干渉計を支持する定盤と振
動除去手段（マウント部材）で分離された基台で支持固
定し、さらに第２の移動手段例えばＸ方向駆動用のリニ
アモータの固定子を、第１の移動体例えば可動ガイドと
は独立に第１方向（Ｙ方向）に移動可能となるように例
えば第２の固定ガイドで第２方向（Ｘ方向）に支持する
ようにしたため、さらには第１の移動体の第１方向への
運動にほぼ追従するように第２の移動手段を駆動するよ
うにしたため、第１の移動体や第２の移動体の加減速に
伴う慣性力を定盤に伝えることがない。このため、外乱
振動よなる各種固有振動を励起せずに高速、高精度な送
りを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に関わる送り装置の
平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】 図１の部分的な平面図である。
【図４】 図１の装置のＹリニアモータの部分的な拡大
図である。
【図５】 図４のＣ−Ｄ断面図である。
【図６】 図１の装置の可動ステージおよび駆動ステー
ジをＹ方向に駆動するための制御手段のブロック図であ
る。
【図７】 本発明の第２の実施形態に関わる送り装置の
断面図である。
【図８】 図７の装置の部分的な平面図である。
【図９】 本発明の第３の実施形態に関わる送り装置の
断面図である。
【図１０】 本発明の第４の実施形態に関わる送り装置
の断面図である。
【図１１】 本発明の第５の実施形態に関わる送り装置
の断面図である。
【図１２】 従来の送り装置の構成例を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
１ｆ：基準面、１：定盤、２：固定ガイド、３：可動ガ
イド、４ａ，４ｂ，４ｃ，１０１，１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｂ’：静圧軸受けパッド、５：可
動ステージ、６，７：リニアモータ、８ａ，８ｂ：レー
ザ干渉計、１１：基台、１２：フレーム、１３：マウン
ト部材、３２：チャック、９９：駆動ステージ、１０
０：第２の固定ガイド、１１０：位置検出装置、１１
１：駆動機構、１２１，１２１’：全拘束円筒型静圧軸
受け、１３１：矩形型静圧軸受け機構。

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の方向に移動可能に案内された第１の
    移動体と、前記第１の移動体を前記第１の方向に駆動す
    る第１の移動手段と、前記第１の移動体に対し前記定盤
    の基準面上で前記第１の方向と直角な第２の方向に移動
    可能に装着されかつ物体を搭載する第２の移動体と、前
    記第２の移動体を前記第２の方向に駆動する第２の移動
    手段と、前記第２の移動手段が前記第１の移動体とは独
    立に前記定盤の基準面に平行に前記第１の方向にのみ移
    動できるように前記第２の移動手段を前記第２の方向に
    支持する支持手段と、前記第２の移動手段を前記第１の
    方向に駆動する制御手段と、前記第１の移動手段および
    前記支持手段を支持する基台と、前記基台と定盤間に介
    装された振動除去手段とを具備したことを特徴とする送
    り装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記第１の方向におい
    て前記第１の移動体の運動にほぼ追従するように、前記
    第２の移動手段を駆動することを特徴とする請求項１に
    記載の送り装置。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２の移動体は、静圧軸
    受けを介して前記定盤上に支持されたことを特徴とする
    請求項１または２に記載の送り装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の移動体は、前記定盤に固定さ
    れた第１の固定ガイドの側面により静圧軸受けを介して
    前記第１の方向に案内されていることを特徴とする請求
    項１から３のいずれかに記載の送り装置。
  5. 【請求項５】 前記第２の移動体は、静圧軸受けを介し
    て前記第１の移動体の側面に装着されたことを特徴とす
    る請求項１から４のいずれかに記載の送り装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の移動手段が電磁力により推力
    を発生するリニアモータであり、その可動部を前記第１
    の移動体に、固定部を前記基台に結合したことを特徴と
    する請求項１から５のいずれかに記載の送り装置。
  7. 【請求項７】 前記第２の移動手段が電磁力により推力
    を発生するリニアモータであり、その可動部を前記第２
    の移動体に結合し、固定部を前記第１の移動体とは独立
    に前記定盤の基準面上で前記第１の方向にのみ移動でき
    るように前記支持手段によって支持したことを特徴とす
    る請求項１から６のいずれかに記載の送り装置。
  8. 【請求項８】 前記支持手段は、前記基台に固定された
    第２の固定ガイドおよびその案内面を軸受面とする静圧
    軸受けを有することを特徴とする請求項１から７のいず
    れかに記載の送り装置。
  9. 【請求項９】 前記定盤が露光用光学系を支持し、前記
    物体が被露光体であることを特徴とする請求項１から８
    のいずれかに記載の送り装置。
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