JP2004071925A - 基板ローダ及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンドエフェクタを高速でハンドリングできる基板ローダ、及び、同基板ローダを備えた露光装置等を提供する。
【解決手段】基板ローダの第２アーム先端軸１０７には、超音波モータやエアモータ等の微動回転モータ１１０が取り付けられている。同モータ１１０は、第３アーム１２０を第２アーム先端軸Ｐ３の周りに微小回転させる。回転モータ１１０は、第３アーム１２０の回転機構による回転方向と反対方向の回転し、回転機構の回転による残留振動を動的にキャンセルする。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動を抑制して高速ハンドリング性能を向上すべく改良を加えた基板ローダ、及び、同ローダを備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず半導体デバイス等の露光装置の概要を、電子線露光装置を例にとって説明する。
図１４は、投影露光方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
電子線露光装置２００の上部には、照明光学鏡筒２０１が配置されている。光学鏡筒２０１には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、鏡筒内を真空排気している。
【０００３】
鏡筒（マスクチャンバも含む）２０１の上部には、電子銃２０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃２０３の下方には、順にコンデンサレンズ２０４、電子線偏向器２０５、マスクＭが配置されている。電子銃２０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ２０４によって収束されるとともに、偏向器２０５により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマスクＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等（図示されず）も有している。
【０００４】
マスクＭは、マスクステージ２１１の上部に設けられたチャック２１０に静電吸着等により固定されている。マスクステージ２１１は、マウントボディ２１６に載置されている。
【０００５】
マスクステージ２１１には、図の左方に示す駆動装置２１２が接続されている。駆動装置２１２は、ドライバ２１４を介して、制御装置２１５に接続されている。また、マスクステージ２１１には、図の右方に示すレーザ干渉計２１３が設置されている。レーザ干渉計２１３は、制御装置２１５に接続されている。レーザ干渉計２１３で計測されたマスクステージ２１１の正確な位置情報が制御装置２１５に入力される。それに基づき、制御装置２１５からドライバ２１４に指令が送出され、駆動装置２１２が駆動される。
【０００６】
マウントボディ２１６の下方には、ウェハチャンバ２０６（真空チャンバ）が示されている。ウェハチャンバ２０６には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、チャンバ内を真空排気している。
ウェハチャンバ２０６内の投影光学系鏡筒（図示されず）には、プロジェクションレンズ２２４、偏向器２２５等が配置されている。さらにその下方のウェハチャンバ２０６の底面上には、ウェハステージ（精密機器）２３１が載置されている。ウェハステージ２３１の上部には、チャック２３０が設けられており、静電吸着等によりウェハＷが固定されている。
【０００７】
マスクＭを通過した電子線は、プロジェクションレンズ２２４により収束される。同レンズ２２４により収束される電子線は、偏向器２２５により偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口（図示されず）なども有している。
【０００８】
ウェハステージ２３１には、図の左方に示す駆動装置２３２が接続されている。駆動装置２３２は、ドライバ２３４を介して、制御装置２１５に接続されている。また、ウェハステージ２３１には、図の右方に示すレーザ干渉計２３３が設置されている。レーザ干渉計２３３は、制御装置２１５に接続されている。レーザ干渉計２３３で計測されたウェハステージ２３１の正確な位置情報が制御装置２１５に入力される。それに基づき、制御装置２１５からドライバ２３４に指令が送出され、駆動装置２３２が駆動される。
【０００９】
図１５は、一般的なウェハチャンバ内でのウェハ搬送機構を模式的に説明する平面図である。
ウェハチャンバ２０６内には、前処理された複数枚のウェハが収容されているウェハストッカ２６１と、ウェハローダ２５０が配置されている。ウェハは、ローダ２５０によって、ウェハストッカ２６１からウェハステージ２３１上に搬送されて、同ステージ２３１上に載置され、露光転写に供される。ローダ２５０は、回転可能に連結されたアームから構成されている。
【００１０】
上述のようなローダ２５０においては、ウェハは、アームに設けられたエンドエフェクタによってウェハストッカ２６１からウェハステージ２３１へ一枚ずつ搬送される。また、転写終了後にマスクステージ２３１からマスクストッカ２６１へ戻される場合も、一枚ずつ搬送される。
【００１１】
基板ローダを高速動作させると、エンドエフェクタの位置決め精度や整定時間が悪化する。これは、基板ローダの機構部の剛性が上げられないため、高速動作させると振動が激しくなることによる。これに対して、実際の試料位置と目標位置との残渣を求め、この値によってエンドエフェクタを位置決めしている。エンドエフェクタは、同エンドエフェクタを備えたアームの関節部内に設けられたロータリーエンコーダ及び駆動源である微小回転モータにより位置決めされる。まず、ロータリーエンコーダで同アームの回転角を検出し、この回転角からエンドエフェクタ上の試料の位置を求める。この際、一般に機構部の固有振動数の約５倍の検出サイクルが要求される。そして、実際の試料位置と目標位置との偏差から微動動作量を算出し、微小回転モータに指令を与えて、検出された回転角を帰還する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
基板ローダの最も先端に位置する、エンドエフェクタを備えたアームは、移動や回転によって微小に振動し、この振動が収まるまで待機する必要があり、その間ウェハの受け渡しができない。このため装置のスループットが低下する。
【００１３】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、エンドエフェクタを高速でハンドリングできる基板ローダ、及び、同基板ローダを備えた露光装置等を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の基板ローダは、　基板搭載アームと、　該アームの繰り出し機構と、　該アームの昇降機構と、　前記二機構の集約された駆動源である電磁回転型モータと、を備える基板ローダであって、　前記基板搭載アームの微動回転機構をさらに備えることを特徴とする。
微動回転機構を基板搭載アーム（エンドエフェクタ）に設け、同基板搭載アームの回転によって発生した残留振動を動的にキャンセルする。このため、同アームの微小振動が収まるまで待機する必要がなくなり、装置のスループットが向上する。
【００１５】
本発明においては、　前記微動回転機構が、超音波モータやエアモータ等の外乱磁場を発生させないアクチュエータを有することとすれば、同機構から磁気の漏れがなく、露光精度に影響を与えない。
漏れを遮断できる。
【００１６】
本発明の露光装置は、　感応基板搬送系統と、　該感応基板に選択的にエネルギ線を照射して該感応基板上にデバイスパターンを形成する光学系と、を備える露光装置であって、　前記感応基板搬送系統が、上記いずれかの基板ローダを有することを特徴とする。
基板搭載アーム（エンドエフェクタ）を高速でハンドリングできるため、同アームの回転や移動によって発生する微小振動が収まるまで待機する必要がない。このため、スループットの高い露光装置を提供できる。なお、露光用のエネルギ線は特に限定されず、紫外光、Ｘ線、電子線、イオンビーム等を用いることができる。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影、近接等倍転写、直描などに本発明は適用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。なお、各図は模式的なものであって、例えば別体の部材を組み立てたものを一体の部材のように表しているものもある。
図１は、本発明の実施の形態に係る基板ローダの全体構造を示す断面斜視図である。
図２は、図１の基板ローダのモータユニットの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図３は、図２のモータユニットの縦に半分に割った状態の正面断面図である。
図４は、図１の基板ローダの第１アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図５は、図１の基板ローダの第２アーム及び第３アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図６は、図２の基板ローダのマスバランサの構造を模式的に説明する断面図である。
【００１８】
図１に示すように、この基板ローダ１は、ケーシング１１内に配置されたモータユニット１０と、同ユニット１０と第１関節８１で連結された第１アーム８０と、第１アーム８０と第２関節１０１で連結された第２アーム１００と、第２アーム１００と第３関節１２１で連結された第３アーム１２０とを備える。第３アーム１２０の両端にはエンドエフェクタ１２５が備えられている。このエンドエフェクタ１２５の上に半導体ウェハを載せて搬送する。
【００１９】
図１に示すように、ケーシング１１は、円筒状の側壁１３と底壁１５からなる本体部分１７と、天井部分１９とからなる。本体部分１７の底壁１５は、同心円上の中央部１５ａと、中央部の周りの中間部１５ｂ、中間部の周りの最外部１５ｃとからなり、中央部１５ａ、中間部１５ｂ、最外部１５ｃの順に高さが高い段になっている。
【００２０】
まず、各アームの構成について説明する。
第１アーム８０は、モータユニット１０の中心近傍の中空の第１アーム駆動軸２３により駆動される。第２アーム１００は、モータユニット１０の中心の第２アーム駆動軸（ベルトプーリ駆動軸）２１により駆動される。両軸２３、２１はモータユニット１０内の別々のモータ機構により駆動されて、各々独立して軸Ｐ１の周りに回転する（詳細後述）。第３アーム１２０は、前述の第２アーム駆動軸２１により、第２アーム１００と同じ角度だけ逆方向に回転するように駆動される。また、第３アーム１２０は、同アーム基端の別のモータで微小駆動される（詳細後述）。
【００２１】
図２、図３に示すように、モータユニット１０には、同じ軸Ｐ１を中心に回転する第２アーム駆動軸２１と、円筒状の第１アーム駆動軸２３が備えられている。第２アーム駆動軸２１は、中実の円柱状であり、第１アーム駆動軸２３はほぼ円筒状の形状で、第２アーム駆動軸２１の外周に嵌合するように、同軸と同心上に配置されている。第１アーム駆動軸２３とケーシングの天井部分１９との間にはベアリング３５が介装されている。
【００２２】
図４を参照して第１アーム８０周辺の構造を説明する。
第１アーム８０の基端は第１アーム駆動軸２３に固定されている。第１アーム駆動軸２３が回転すると、第１アーム８０は第１アーム駆動軸２３の中心軸Ｐ１（第１関節８１）の周りに回転する。第１アーム８０内の基端には、第２アーム駆動軸２１に固定されたベルト駆動プーリ２７が配置されており、同アーム８０内の先端にはプーリ８３が配置されている。第１アーム先端プーリ８３は、第１アーム８０の先端に固定された軸８５に、ベアリング８７を介して回転可能に取り付けられている。両プーリ間にはベルト８９が巻き回されている。
モータ中心のベルト駆動プーリ２７の回転はベルト８９によって第１アーム先端プーリ８３に伝えられ、このプーリ８３が第２アーム１００の基端軸Ｐ２を中心にして回転する。第１アーム先端プーリ８３には第２アーム駆動軸８８が固定されている。同軸８８はプーリ８３とともに軸Ｐ２の周りに回転する。
【００２３】
第２アーム１００の基端は、第２アーム駆動軸８８に固定されている。第２アーム駆動軸８８が回転すると、第２アーム１００は基端軸Ｐ２（第２関節１０１）を中心に回転する。すなわち、モータ内の第２アーム駆動軸２１を回転させることにより、第２アーム１００が、第１アーム８０の先端の軸Ｐ２の周りに回転する。
【００２４】
次に、図５を参照して第２アーム１００、第３アーム１２０の構造を説明する。
第２アーム１００内の基端には、第１アーム先端軸８５に固定されたプーリ１０３が配置されており、同アーム１００内の先端にはプーリ１０５が配置されている。第２アーム先端プーリ１０５は、第２アーム１００の先端に固定された軸１０７に、ベアリング１１１を介して回転可能に取り付けられている。両プーリ間にはベルト１０９が巻き回されている。
【００２５】
第２アーム基端プーリ１０３は第１アーム先端軸８５に固定されている。ここで、第２アーム１００が第１アーム８０に対して回転すると、第２アーム基端プーリ１０３は相対的に反対方向に回転することになり、この回転は、ベルト１０９で第２アーム先端プーリ１０５に伝えられる。
【００２６】
つまり、図５において、ベルト８９が図の矢印方向に動くと、第１アーム先端プーリ８３は時計方向に回転し、第２アーム１００が図の矢印方向（時計方向）に回転する。しかし、第２アーム基端プーリ１０３は第１アーム８０に固定されているため回転しない。そのため、ベルト１０９が図の矢印方向に動き、第２アーム先端プーリ１０５を反時計方向に回転させ、第３アーム１２０が図の矢印方向（反時計方向）に回転する。すなわち、第３アーム１２０が第２アーム１００と反対方向に回転する。結局、第３アーム１２０は、第２アーム１００の回転方向と逆の方向に同じ角度だけ回るので、第３アーム１２０のモータユニット１０に対する相対角度は変わらない。
【００２７】
第２アーム先端軸１０７内には、ロータリーエンコーダと第３アーム１２０の回転機構（いずれも図示されず）が内蔵されている。ロータリーエンコーダは、第３関節１２１における第３アーム１２０の回転角度を検出しており、検出された回転角からエンドエフェクタ１２５上の試料の位置を算出している。そして、実際の試料位置と目標位置との偏差から微動動作量を算出する。回転機構には算出された微動動作量が帰還されて、第３アーム１２０を目標位置に位置決めする。
【００２８】
第２アーム先端軸１０７には、さらに、微動回転モータ１１０が取り付けられている。同モータ１１０は、第３アーム１２０を第２アーム先端軸Ｐ３の周りに微小回転させる。回転モータ１１０は、コイルや磁石を使用しない超音波モータやエアモータが使用される。回転モータ１１０は、回転子１１０ａと固定子１１０ｂとからなる。固定子１１０ｂは第２アーム先端プーリ１０５を兼ねている。固定子１１０ｂの上面には、円周に沿って溝が形成されている。そして、同溝内にリング状の回転子１１０ａが配置されている。回転子１１０ａは第３アームの中心に設けられた第３アーム駆動軸１２３に固定されている。回転子１１０ａが回転すると、第３アーム１２０は中心軸Ｐ３（第３関節１２１）を中心にして微小に回転する。回転モータ１１０は、前述の第３アーム１２０の回転機構による回転方向と反対方向の回転し、回転機構の回転による残留振動を動的にキャンセルする。
【００２９】
図７を参照して、各アームの動作について説明する。
第１アーム８０は、第１アーム駆動軸２３の駆動によって、第１関節８１の周りに回転する。第２アーム１００は、第２アーム駆動軸２１の駆動によって、第２関節１０１の周りに、第１アーム８０に対して回転する。また、第３関節１２１においては、第２アーム１００と第３アーム１２０は互いに逆方向に同じ角度ずつ回転することとなるので、第３アーム１２０の第１アーム８０に対しての角度は変わらない。
【００３０】
このような構成により、モータユニット１０の第１アーム駆動軸２３が回転すると、第１アーム８０、第２アーム２００及び第３アーム１２０は一式で第１関節８１を中心にしてＸＹ平面内をＺ軸周りに回転する。そして、同ユニット１０の第２アーム駆動軸２１が回転すると、第２アーム１００は第２関節１０１を中心にしてＸＹ平面内をＺ軸周りに回転する。このとき、第３アーム１２０は、第２アーム１００の回転方向と逆の方向に回転する。また、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１は、Ｚ方向への移動機構を備える（詳細後述）。したがって、エンドエフェクタ１２５はＸＹＺ方向に動き、マスクやウェハを所定位置から別の位置へ移動させることができる。
【００３１】
次に、図３を参照してモータユニットの構造を説明する。
ケーシング１１内の中央には、Ｚ方向に延びる第２アーム駆動軸２１と、該軸２１の外周に嵌合している第１アーム駆動軸２３が配置されている。両駆動軸は、モータユニット中心軸Ｐ１を中心にして、相互に独立に回転する。第１アーム駆動軸２３はほぼ円筒状の形状で、第２アーム駆動軸２１の外周に、同軸と同心上に配置されている。第２アーム駆動軸２１と第１アーム駆動軸２３とは、上下の２個のベアリング２５を介して嵌合している。モータユニット中心の第２アーム駆動軸２１は、上から小径部、中径部、大径部となっており、小径部と中径部との間の段に上方のベアリング２５が配置され、中径部と大径部との間の段に下方のベアリング２５が配置されている。これにより、両軸２１、２３は独立して回転可能である。また、両軸２１、２３は、後述する昇降（Ｚ駆動）モータ４７によって昇降駆動される。前述のように、また図２に示すように、第２アーム駆動軸２１の上端には、ベルト駆動プーリ２７が固定されており、第１アーム駆動軸２３の上端は、第１アーム８０に固定されている。
【００３２】
ケーシング１１内には、同心円筒状の内コア２９と外コア３１とが配置されている。両コアは、モータユニット中心軸Ｐ１と同心上に、ケーシング内を仕切るように垂下している。両コアの上端は、ケーシング１１の天井部分１９に固定されている。内コア２９の下端は、ケーシングの底壁の中間部１５ｂ上まで延び、外コア３１の下端は、同壁の最外部１５ｃ上まで延びている。
【００３３】
内コア２９の内周部には、第１アーム駆動軸回転モータ３３が配置されている。同モータ３３は、コイル（主回転子）３３ａと磁石（主固定子）３３ｂとからなる電磁回転モータである。コイル３３ａは、第１アーム駆動軸２３の下部の外面に沿って固定されている。磁石３３ｂは、内コア２９の内面に沿って、コイル３３ａに対向するように固定されている。
【００３４】
モータユニット中心の第２アーム駆動軸２１の下端には、延長部材４１が固定されている。延長部材４１は、第２アーム駆動軸２１の下端に固定されている内側円筒部３７と、同円筒部３７の下端に接続する円板部３８と、同部３８の外周に接続する外側円筒部３９とからなる。両円筒部３７、３９は、軸Ｐ１に対して同心上に配置されている。
内側円筒部３７は、ケーシング底壁の中央部１５ａを取り囲むように位置し、同部と中央部１５ａとの間にはベアリング４３が介装されている。接続円板部３８はケーシング底壁の中間部１５ｂの上に位置している。外側円筒部３９は、内コア２９と外コア３１との間のスキマを、両コアと平行に上に延びている。外側円筒部３９の上端と各コア２９、３１の上端（ケーシングの天井部分１９）との間、及び、円板部３８と内コア２９の下端との間には、ある程度の間隔が開けられている。
【００３５】
延長部材４１の外側円筒部３９の内周の上部には、第２アーム駆動軸回転モータ４５が配置されている。同モータはコイル（主回転子）４５ａと磁石（主固定子）４５ｂとなからなる電磁回転モータである。コイル４５ａは、延長部材の外側円筒部３９の上部の内面に沿って固定されている。磁石４５ｂは、内コア２９の上部の外周面に沿って、コイル４５ａと対向するように固定されている。第２アーム駆動軸回転モータ４５は、第１アーム駆動軸回転モータ３３と同じ高さ位置に位置する。この第２アーム駆動軸回転モータ４５により、延長部材４１とともに第２アーム駆動軸２１が回転駆動される。
【００３６】
また、延長部材４１の内周の下部には、Ｚ方向移動用のリニアモータ（昇降機構）４７が設けられている。リニアモータ４７は例えばボイスコイルモータを使用できる。ボイスコイルモータは、コイル（主可動子）４７ａと磁石（主固定子）４７ｂとからなる。コイル４７ａは、延長部材の外側円筒部３９の下部の内面に沿って固定されている。磁石４７ｂは、内コア２９の下部の外面に沿って、コイル４７ａと対向するように固定されている。このリニアモータ４７により、延長部材４１とともに第２アーム駆動軸２１及び第１アーム駆動軸２３がＺ軸方向に上下駆動される。
【００３７】
このような構成により、第１アーム駆動軸２３のＺ軸周りの回転、第２アーム駆動軸２１のＺ軸周りの回転、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１のＺ方向への昇降を行う。
【００３８】
この例のモータユニット１０は、さらに、アーム駆動軸及びベルト駆動軸の駆動に伴って発生する反力及び磁気をキャンセルする機構を備える。
すなわち、各駆動軸が回転すると、各モータの固定子には反力がかかる。なお、本明細書では、反力とは、回転方向のトルク反力及び直線方向の反力の双方を含む意味である。さらに、電磁駆動式のモータであるからには、アーム回転用のモータ３３、４５からはコイルからのＡＣ磁場漏洩や、磁石からのＤＣ磁場の漏洩も生じる。また、前述のようなアームの繰り出し動作により質点が移動し、振動が発生することがある。
【００３９】
キャンセル機構は、前述の外コア３１の外側に配置された上下２段の反力キャンセルモータ５９、６３、及び、上下２段のカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）５１、５３を備える。
【００４０】
上キャンセルモータ５９は、コイル（キャンセル回転子）５９ａと磁石（キャンセル固定子）５９ｂとからなる。コイル５９ａは、上ＣＷスリーブ５１の内面に沿って固定されている。磁石５９ｂは、外コア３１の上部の外面に沿って、コイル５９ａと対向するように固定されている。このキャンセルモータ５９は、第１アーム駆動軸回転モータ３３及び第２アーム駆動軸回転モータ４５と同じ高さ位置に位置する。
【００４１】
下キャンセルモータ（ＲＣモータ）６３は、コイル（ＲＣ可動子）６３ａと磁石（ＲＣ固定子）６３ｂとを備える。コイル６３ａは、下ＣＷスリーブ５３の内面に沿って固定されている。磁石６３ｂは、外コア３１の下部の外面に沿って、コイル６３ａと対向するように固定されている。このＲＣモータ６３は、Ｚ移動用のリニアモータ４７と同じ高さ位置に位置する。
【００４２】
各ＣＷスリーブ５１、５３は、ケーシング１１の側壁１３と外コア３１との間に、モータユニット中心軸Ｐ１と同心上に配置されている。上ＣＷスリーブ５１は、外面の上部がベアリング５５を介してケーシング本体部分の側壁１３に保持されており、内面の下部がベアリング５７を介して外コア３１の外面の中央に保持されている。そして、前述のように、上ＣＷスリーブ５１の内面に沿って上キャンセルモータ５９のコイル５９ａが固定されており、上ＣＷスリーブ５１は同モータ５９で駆動されて軸Ｐ１を中心にして回転する。
下ＣＷスリーブ５３は、内面の下部がベアリング６１を介して外コア３１の外面に保持されている。下ＣＷスリーブ５３の下端と、ケーシング底壁１５ｃとの間にはある程度の間隔が開けられている。そして、前述のように、下ＣＷスリーブ５３の内面に沿ってキャンセルモータ６３のコイル６３ａが固定されており、下ＣＷスリーブ５３は同モータ６３で駆動されて軸Ｐ１に沿ってＺ方向に上下移動する。
【００４３】
上述のように、キャンセルモータ５９の磁石（キャンセル固定子）５９ｂは外コア３１の外周に固定されている。そして、外コア３１は、各アーム駆動軸２３、２１回転用の主固定子３３ｂ、４５ｂが固定されている内コア２９とともに、ケーシングの天井部材１９に固定されているので、両コア２９、３１は一体と考えられる。つまり、両軸回転用の各モータ３３、４５を回転させる際に各固定子３３ｂ、４５ｂにかかる反力は、内コア２９及び外コア３１を経てキャンセルモータ５９のキャンセル固定子５９ｂにも伝わる。そこで、キャンセル回転子５９ａ及び上ＣＷスリーブ５１を軸２１、２３の逆方向に回すことにより、キャンセル固定子５９ｂに前記反力を打ち消す反力をかけてやる。そうすると、各モータ３３、４５、５９の反力（トルク）は、コア２９、３１内で打ち消し合って、モータユニット１０外には出てこなくなる。このようにすれば、モータユニット１０がそれの取り付けられている装置（露光装置）を揺らす（振動を与える）ようなことはなくなる。
【００４４】
次に、アームの繰り出し方向（直線方向）の反力キャンセルについて説明する。
図２、図６に示すように、第１アーム５０の尾端部（図の左側）には、同アームと反対方向（径方向）に延びるマスバランサ７０が設けられている。
マスバランサ７０は、第１アーム５０と反対方向に延びるガイド７１と、同ガイド７１に沿ってスライド可能なカウンタウェイト（ＣＷ）７３から構成される。カウンタウェイト７３の重さは、第２関節１０１より先の部分（第２アーム１００、第３アーム１２０、エンドエフェクタ１２５、モータ１１０等）の重さに対応している。ガイド７１とカウンタウェイト７３との間にはアクチュエータ７５が設けられている。アクチュエータ７５としては非磁性の超音波リニアモータなどを使用できる。このアクチュエータ７５によりカウンタウェイト７３がガイド７１上を双方向にスライドする。
【００４５】
このマスバランサ７０は、第１〜３アームの繰り出し・引き込みに伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルする。つまり、アームの等価質量にかかる加減速の反対方向の加減速をカウンタウェイト７３に与えて、アーム内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００４６】
図３等に示すように、ケーシング１１の外面には、同面を所定の間隔（一例で数ｍｍ）を隔てて覆う磁気シールド１４０が設けられている。磁気シールド１４０は、ケーシング１１の本体部分１７を取り囲む本体部１４１と、天井部分１９を覆う蓋部１４３とからなる。磁気シールド１４０は、パーマロイ等の高透磁率材料で作製されている。
この磁気シールド１４０により、モータユニット１０内の各モータの磁石３３ｂ、４５ｂ、４７ｂ、５９ｂ、６３ｂから発するＤＣ磁場の漏れをキャンセルしている。
【００４７】
次に、この基板ローダ１の動作に伴うモータの反力及び磁気キャンセル機構の動作を総合的に説明する。
基板ローダ１は、上述のようにウェハやレチクルを、主にカセットとステージとの間で受け渡しする。このときの基板ローダ１は、基板をエンドエフェクタ１２５上から目的位置にのせるローディング動作、基板を目的位置からエンドエフェクタ１２５上に外すアンローディング動作、及び、待機動作をとる。基板ローダ１の初期位置は、各アーム８０、１００、１２０が直線上に並んだ状態とする。
【００４８】
図７は、図１の基板ローダの動作状態を示す断面斜視図である。
図８は、図７の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
以下の図においては、モータ部分の図示を省略してある。なお、以下にいう回転方向は、上から下に見た状態を示す。
この状態は、第１アーム８０が第１関節８１を中心にしてやや反時計方向に回転し、第２アーム１００が第２関節１０１を中心にしてやや時計方向に回転し、第３アーム１２０が第３関節１２１を中心にしてやや反時計方向に回転した状態である。そして、第３アーム１２０のエンドエフェクタ１２５の中心をローディングポイントＲＰに位置させている。
【００４９】
モータユニット１０においては、第１アーム駆動軸回転モータ３３は反時計方向（矢印Ｒ１）に回転しており、第２アーム駆動軸回転モータ４５は時計方向（矢印Ｒ２）に回転している。
【００５０】
このように、両駆動軸２３、２１は反対方向に回転しており、各軸の回転用モータ３３、４５の主固定子３３ｂ、４５ｂが固定されている内コア２９には、両軸の回転トルクの差の分だけ回転反力がかかる。この場合、内コア２９には時計方向の反力トルクがかかっている。そこで、キャンセル回転子５９ａ及びＣＷスリーブ５１を両軸の反力トルクの方向の逆方向である反時計方向に回すことにより、キャンセル固定子５９ｂに前記反力を打ち消す反力をかけている。これにより、各モータ３３、４５、５９の反力（トルク）は、コア２９、３１内で打ち消し合って、モータユニット１０外には出てこなくなる。
【００５１】
さらに、マスバランサ７０のアクチュエータ７５を駆動して、カウンタウェイト７３をガイド７１に沿って第１アーム８０に向かう方向（径方向、矢印Ｃ２）に動かしている。そして、第１〜３アームの繰り出し・引き込みに伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルしている。つまり、アームの等価質量にかかる加減速をカウンタウェイト７３に与えて、アーム内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００５２】
図９は、図１の基板ローダの昇降動作状態を示す断面斜視図である。
図１０は、図９の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
この状態は、図７の状態から、アーム全体がＺ方向に上昇した状態を示す。すわなち、リニアモータ４７が上方向（矢印Ｍ１）に駆動されて、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１をともにＺ方向に上昇駆動させている。
【００５３】
このとき、ＲＣモータ６３が下方向（矢印Ｃ３）に駆動されて下ＣＷスリーブ５３が下方向に移動している。これにより、第１〜３アームの上方への移動に伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルしている。つまり、アームの等価質量にかかる加減速を下ＣＷスリーブ５３に与えてモータユニット１０内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００５４】
図１１は、図１の基板ローダの待機中の状態を示す断面斜視図である。
図１２は、図１１の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
この状態は、第２アーム１００が最も引き込まれた状態、すなわち、第１アーム８０が第１関節８１を中心にして初期状態から約９０°反時計方向に回転し、第２アーム１００が第２関節１０１を中心にして初期状態から約９０°時計方向に回転して（第１アーム８０に対しては１８０°回転して）、両アーム８０、１００が重なるように折られている。また、第３アーム１２０は、角度的には初期位置に位置している。
【００５５】
モータユニット１０においては、第１アーム駆動軸回転モータ３３は反時計方向（矢印Ｒ１’）に回転している。そして、第２アーム駆動軸回転モータ４５は時計方向（矢印Ｒ２’）に回転している。
【００５６】
そして、各軸に固定されている固定子にかかる回転反力をキャンセルするために、キャンセルモータを駆動して、上ＣＷスリーブ５１を時計方向（矢印Ｃ３）に大きく回転させている。ここで、図７と各アームの回転方向は同じなのに対し、ＣＷスリーブ５１の回転方向が異なるのは、軸回りのアーム旋回による発生トルクをキャンセルするためである。
さらに、マスバランサ７０のアクチュエータ７５を駆動して、ウェイト７１を第１アーム８０に近づく方向（矢印Ｃ５）に動かしている。
【００５７】
図１３は、反力キャンセル機構の作動に伴う磁場の状態を模式的に示す図である。図において、破線はキャンセルモータ５９のキャンセル回転子５９ａから発生する磁場を示し、実線はモータ３３、４５の主回転子３３ａ、４５ａの発生する磁場を合成した磁場を示す。また、上側の矢印はキャンセルモータ５９の回転方向、下側の矢印はモータ３３、４５の回転エネルギを合成したエネルギの回転方向を示す。
図からわかるように、キャンセルモータ５９の回転方向と、各アーム回転用のモータ３３、４５の回転エネルギの合成エネルギの回転方向は、上述に示すように反対方向であるとともに、両モータの各相の磁場の位相が１８０°ずれるように制御されている。このため、各モータの磁場が全体として相殺され、漏れたＡＣ磁場がキャンセルされる。
【００５８】
また、上述の動作中、各モータの磁石からのＤＣ磁場漏洩は、磁気シールド１４０でシールドされる。
【００５９】
この基板ローダ１は、露光装置のウェハチャンバ２０６（図１５参照）に設置される。そして、このローダ１を用いてウェハの搬送を行う。ウェハの搬送中、露光操作を並行して行う。このとき、同ローダは、上述のように磁場の漏れや振動の発生が低減されているため、電子ビームの軌道に影響を与えない。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エンドエフェクタを高速でハンドリングできる基板ローダを提供できる。そして、そのような基板ローダを使用することにより、スループットを向上させた露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板ローダの全体構造を示す断面斜視図である。
【図２】図１の基板ローダのモータユニットの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図３】図２のモータユニットの縦に半分に割った状態の正面断面図である。
【図４】図１の基板ローダの第１アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図５】図１の基板ローダの第２アーム及び第３アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図６】図２の基板ローダのマスバランサの構造を模式的に説明する断面図である。
【図７】図１の基板ローダの動作状態を示す断面斜視図である。
【図８】図７の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図９】図１の基板ローダの昇降動作状態を示す断面斜視図である。
【図１０】図９の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図１１】図１の基板ローダの待機中の状態を示す断面斜視図である。
【図１２】図１１の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図１３】反力キャンセル機構の作動に伴う磁場の状態を模式的に示す図である。
【図１４】投影露光方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図１５】一般的なウェハチャンバ内でのウェハ搬送機構を模式的に説明する平面図であ
【符号の説明】
１　基板ローダ　　　　　　　　　　　１０　モータユニット
１１　ケーシング　　　　　　　　　　　１３　側壁
１５　底壁　　　　　　　　　　　　　　１７　本体部分
１９　天井部分
２１　第２アーム駆動軸（ベルトプーリ駆動軸）
２３　第１アーム駆動軸　　　　　　　　２５　ベアリング
２７　ベルト駆動プーリ　　　　　　　　２９　内コア
３１　外コア　　　　　　　　　　　　　３３　第１アーム駆動軸回転モータ
３５　ベアリング　　　　　　　　　　　３７　内側円筒部
３８　接続円板部　　　　　　　　　　　３９　外側円筒部
４１　延長部材　　　　　　　　　　　　４３　ベアリング
４５　第２アーム駆動軸回転モータ　　　４７　昇降（Ｚ駆動）モータ
５１　上ＣＷスリーブ　　　　　　　　　５３　下ＣＷスリーブ
５５　ベアリング　　　　　　　　　　　５７　ベアリング
５９　キャンセルモータ　　　　　　　　６１　ベアリング
６３　キャンセルモータ　　　　　　　　７０　マスバランサ
７１　ガイド　　　　　　　　　　　　　７３　カウンタウェイト（ＣＷ）
７５　アクチュエータ
８０　第１アーム　　　　　　　　　　　８１　第１関節
８３　第１アーム先端プーリ　　　　　　８５　第１アーム先端軸
８７　ベアリング　　　　　　　　　　　８８　第２アーム駆動軸
８９　ベルト
１００　第２アーム　　　　　　　　　　１０１　第２関節
１０３　第２アーム基端プーリ　　　　　１０５　第２アーム先端プーリ
１０７　第２アーム先端軸　　　　　　　１０９　ベルト
１１０　モータ　　　　　　　　　　　　１１１　ベアリング
１２０　第３アーム　　　　　　　　　　１２１　第３関節
１２５　エンドエフェクタ　　　　　　　１４０　磁気シールド
１４１　本体部　　　　　　　　　　　　１４３　蓋部

Claims (3)

1. 基板搭載アームと、
   該アームの繰り出し機構と、
   該アームの昇降機構と、
   前記二機構の集約された駆動源である電磁回転型モータと、
   を備える基板ローダであって、
   前記基板搭載アームの微動回転機構をさらに備えることを特徴とする基板ローダ。
2. 前記微動回転機構が、超音波モータやエアモータ等の外乱磁場を発生させないアクチュエータを有することを特徴とする請求項１記載の基板ローダ。
3. 感応基板搬送系統と、
   該感応基板に選択的にエネルギ線を照射して該感応基板上にデバイスパターンを形成する光学系と、
   を備える露光装置であって、
   前記感応基板搬送系統が、請求項１又は２記載の基板ローダを有することを特徴とする露光装置。

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