JP2004071925A - 基板ローダ及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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)
- 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。 - 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。
- 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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