JP2706184B2 - 可動ステージ装置 - Google Patents
可動ステージ装置Info
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- JP2706184B2 JP2706184B2 JP11608191A JP11608191A JP2706184B2 JP 2706184 B2 JP2706184 B2 JP 2706184B2 JP 11608191 A JP11608191 A JP 11608191A JP 11608191 A JP11608191 A JP 11608191A JP 2706184 B2 JP2706184 B2 JP 2706184B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/02—Sliding-contact bearings
- F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可動ステージ装置に関
し、特に、１次元方向あるいは、２次元平面内で対象物
を高精度に移動させることのできる可動ステージ装置の
構造に関する。
し、特に、１次元方向あるいは、２次元平面内で対象物
を高精度に移動させることのできる可動ステージ装置の
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体露光装置や超精密加工装置等にお
いて利用される可動ステージ装置は、移動と静止の際の
ステージを案内保持するガイド部の精度が、ステージの
運動精度、位置決め精度に大きく影響を与える。したが
って、ガイド装置としては非接触型のベアリング装置と
剛性の高いガイド構造体との組み合わせが多く採用され
ている。
いて利用される可動ステージ装置は、移動と静止の際の
ステージを案内保持するガイド部の精度が、ステージの
運動精度、位置決め精度に大きく影響を与える。したが
って、ガイド装置としては非接触型のベアリング装置と
剛性の高いガイド構造体との組み合わせが多く採用され
ている。
【０００３】例えば、次世代超ＬＳＩ製造用露光ステー
ジには、サブミクロン以上の位置決め精度が要求されて
おり、そのような可動ステージ装置を実現するには、ス
テージを移動するための駆動力を与えるアクチュエータ
の精度とともに、ガイド装置の案内精度も重要な要素と
なる。
ジには、サブミクロン以上の位置決め精度が要求されて
おり、そのような可動ステージ装置を実現するには、ス
テージを移動するための駆動力を与えるアクチュエータ
の精度とともに、ガイド装置の案内精度も重要な要素と
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６に従来の技術によ
る可動ステージ装置の例の断面構造を示す。図６におい
て、第１のベース６１はその平面６２が精密加工仕上げ
され、高い平面度を有する剛性の高い定盤である。第２
のベース６３はその平面６４が精密加工仕上げされ、高
い平面度を有する剛性の高い定盤である。平面６２と６
４とは平行に所定間隔を保って対向するように、支柱６
５で結合される。第１と第２のベース６１，６３の平面
６２，６４に挟まれるように可動ステージ部材６６が配
置される。平面６２，６４と対向するステージ部材６６
の両面は精密加工仕上げされ、高い平面度と平行度を有
する。ステージ部材６６の各面とベース６１，６３の平
面６２，６４との間隙にはガイド部６７ａ，６７ｂが設
けられる。ガイド部６７ａ，６７ｂには図示しない空気
供給装置よりベース６１，６３に設けた空気孔（図示せ
ず）を介して空気が吹き付けられ空気膜が構成される。
ガイド部の空気膜は、ステージ６６の滑り軸受け、すな
わちエアーベアリングとして機能する。したがって、ス
テージ部材６６は第１と第２のベース６１，６３とガイ
ド部６７ａ，６７ｂとによって非接触で案内支持されて
平面６２，６４間を移動できる。移動装置としてはリニ
アモータのような電磁駆動手段などが用いられる。
る可動ステージ装置の例の断面構造を示す。図６におい
て、第１のベース６１はその平面６２が精密加工仕上げ
され、高い平面度を有する剛性の高い定盤である。第２
のベース６３はその平面６４が精密加工仕上げされ、高
い平面度を有する剛性の高い定盤である。平面６２と６
４とは平行に所定間隔を保って対向するように、支柱６
５で結合される。第１と第２のベース６１，６３の平面
６２，６４に挟まれるように可動ステージ部材６６が配
置される。平面６２，６４と対向するステージ部材６６
の両面は精密加工仕上げされ、高い平面度と平行度を有
する。ステージ部材６６の各面とベース６１，６３の平
面６２，６４との間隙にはガイド部６７ａ，６７ｂが設
けられる。ガイド部６７ａ，６７ｂには図示しない空気
供給装置よりベース６１，６３に設けた空気孔（図示せ
ず）を介して空気が吹き付けられ空気膜が構成される。
ガイド部の空気膜は、ステージ６６の滑り軸受け、すな
わちエアーベアリングとして機能する。したがって、ス
テージ部材６６は第１と第２のベース６１，６３とガイ
ド部６７ａ，６７ｂとによって非接触で案内支持されて
平面６２，６４間を移動できる。移動装置としてはリニ
アモータのような電磁駆動手段などが用いられる。
【０００５】図６に示すような従来の可動ステージ装置
においては、第１のベース６１と第２のベース６３の両
方の平面６２，６４が超精密加工により平面度をだして
おり、可動ステージ６６は両表面６２，６４を基準面と
して移動される。したがって、移動および位置決め精度
を決める要素として、ベース６１とベース６３の表面６
２，６４の平面度、可動ステージ６６の表面の平面度、
ベース６１とベース６３の表面６２，６４間の平行度な
らびに、可動ステージ６６の表面どうしの平行度といっ
た数多くの要素が含まれ、装置の加工と組立の際に大き
な負担がかかっていた。もし、これらのいずれかの要素
の精度がでていない場合にはステージの移動精度や位置
決め精度が低下するのはもちろん、移動そのものが不安
定となる場合があった。
においては、第１のベース６１と第２のベース６３の両
方の平面６２，６４が超精密加工により平面度をだして
おり、可動ステージ６６は両表面６２，６４を基準面と
して移動される。したがって、移動および位置決め精度
を決める要素として、ベース６１とベース６３の表面６
２，６４の平面度、可動ステージ６６の表面の平面度、
ベース６１とベース６３の表面６２，６４間の平行度な
らびに、可動ステージ６６の表面どうしの平行度といっ
た数多くの要素が含まれ、装置の加工と組立の際に大き
な負担がかかっていた。もし、これらのいずれかの要素
の精度がでていない場合にはステージの移動精度や位置
決め精度が低下するのはもちろん、移動そのものが不安
定となる場合があった。
【０００６】本発明の目的は、移動および位置決め精度
を減ずることなく、かつそれら精度を決定する要素の数
を減らして、量産性にすぐれしかも上記要素の精度誤差
やばらつきを吸収して高精度で信頼性の高い可動ステー
ジ装置を提供することにある。
を減ずることなく、かつそれら精度を決定する要素の数
を減らして、量産性にすぐれしかも上記要素の精度誤差
やばらつきを吸収して高精度で信頼性の高い可動ステー
ジ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による可動ステージ装置は、基準平面を有する第１の
ベース部材と、第１のベース部材の基準平面と所定間隔
を置いて平行に対向する表面を有する第２のベース部材
とを配置し、第１のベース部材の基準平面と第２のベー
ス部材の表面との間に、基準面にそって第１と第２のベ
ース部材に対し非接触で相対移動が可能な可動ステージ
を配置し、第１のベース部材の基準面と可動ステージと
の間に、可動ステージを基準平面に対し非接触で案内支
持する第１のガイド部を配置し、第２のベース部材の表
面と可動ステージとの間に、可動ステージを第２のベー
ス部材の表面に対し非接触で案内支持する第２のガイド
部とを配置し、第１のガイド部の剛性が第２のガイド部
の剛性よりも高くなるように設定した。
明による可動ステージ装置は、基準平面を有する第１の
ベース部材と、第１のベース部材の基準平面と所定間隔
を置いて平行に対向する表面を有する第２のベース部材
とを配置し、第１のベース部材の基準平面と第２のベー
ス部材の表面との間に、基準面にそって第１と第２のベ
ース部材に対し非接触で相対移動が可能な可動ステージ
を配置し、第１のベース部材の基準面と可動ステージと
の間に、可動ステージを基準平面に対し非接触で案内支
持する第１のガイド部を配置し、第２のベース部材の表
面と可動ステージとの間に、可動ステージを第２のベー
ス部材の表面に対し非接触で案内支持する第２のガイド
部とを配置し、第１のガイド部の剛性が第２のガイド部
の剛性よりも高くなるように設定した。
【０００８】
【作用】第１のガイド部が第２のガイド部よりもガイド
媒体の剛性が高くなるように設定されることにより、可
動ステージは第１のガイド部の基準面のみを基準として
移動し、第１と第２のベース部材の表面の平面度、可動
ステージの表面の平面度、第１と第２のベースの表面間
の平行度ならびに、可動ステージの表面どうしの平行度
等における誤差やばらつきに起因するステージの運動誤
差を剛性を低くした第２のガイド部で吸収する。
媒体の剛性が高くなるように設定されることにより、可
動ステージは第１のガイド部の基準面のみを基準として
移動し、第１と第２のベース部材の表面の平面度、可動
ステージの表面の平面度、第１と第２のベースの表面間
の平行度ならびに、可動ステージの表面どうしの平行度
等における誤差やばらつきに起因するステージの運動誤
差を剛性を低くした第２のガイド部で吸収する。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による可動ステ
ージ装置の実施例の構造と動作について詳しく説明す
る。
ージ装置の実施例の構造と動作について詳しく説明す
る。
【００１０】まず、図１を参照してその構造について説
明する。図１は本発明による可動ステージ装置の実施例
の断面構造を示す。図１の実施例は可動ステージが垂直
移動可能な可動ステージ装置である。なお、本実施例の
可動ステージ装置は垂直移動に限らず、水平移動でもそ
の中間の斜め移動でもよく、２次元平面内で移動可能で
あるものとする。
明する。図１は本発明による可動ステージ装置の実施例
の断面構造を示す。図１の実施例は可動ステージが垂直
移動可能な可動ステージ装置である。なお、本実施例の
可動ステージ装置は垂直移動に限らず、水平移動でもそ
の中間の斜め移動でもよく、２次元平面内で移動可能で
あるものとする。
【００１１】図１において、第１のベース１１はその基
準平面１２が精密加工仕上げされ、高い平面度を有する
剛性の高い定盤である。第２のベース１３は第１のベー
ス１１の基準平面１２と平行な表面１４を有する定盤で
ある。平面１４は基準面１２に比べその平面度は要求さ
れず相対的に荒くてもよい。平面１２と１４とは平行に
所定間隔を保つよう床１５に固定されるか、図示しない
保持支柱で接合固定される。ただし、基準平面１２と平
面１４とは図６で示した従来の装置に比べ、その平行度
は相対的に低くてもよい。ベース１１，１３の材料は剛
性の高いものが選ばれるが、鉄のような磁性体に限らな
い。たとえばセラミックスは比剛性が高く、しかも加工
精度が高いので好ましい。
準平面１２が精密加工仕上げされ、高い平面度を有する
剛性の高い定盤である。第２のベース１３は第１のベー
ス１１の基準平面１２と平行な表面１４を有する定盤で
ある。平面１４は基準面１２に比べその平面度は要求さ
れず相対的に荒くてもよい。平面１２と１４とは平行に
所定間隔を保つよう床１５に固定されるか、図示しない
保持支柱で接合固定される。ただし、基準平面１２と平
面１４とは図６で示した従来の装置に比べ、その平行度
は相対的に低くてもよい。ベース１１，１３の材料は剛
性の高いものが選ばれるが、鉄のような磁性体に限らな
い。たとえばセラミックスは比剛性が高く、しかも加工
精度が高いので好ましい。
【００１２】第１と第２のベース１１，１３の平面１
２，１４に挟まれるように可動ステージ１６が配置され
る。基準面１２と対向するステージ１６の面１８は精密
加工仕上げされ、基準面１２と同様な高い平面度を有す
る。第２のベース１３と対向するステージ１６の面１９
は面１８に比べその平面度は要求されず相対的に荒くて
もよい。
２，１４に挟まれるように可動ステージ１６が配置され
る。基準面１２と対向するステージ１６の面１８は精密
加工仕上げされ、基準面１２と同様な高い平面度を有す
る。第２のベース１３と対向するステージ１６の面１９
は面１８に比べその平面度は要求されず相対的に荒くて
もよい。
【００１３】ステージ１６の各面と第１と第２のベース
１１，１３の平面１２，１４との間隙には第１のガイド
部１７ａと第２のガイド部１７ｂが設けられる。第１と
第２のガイド部１７ａ，１７ｂには図示しない空気供給
装置よりステージ１６ないしはベース１１，１３に設け
た空気孔（図示せず）を介して空気が吹き付けられ空気
膜が構成される。ガイド部１７ａ，１７ｂの空気膜は、
ステージ１６の滑り軸受け、すなわちエアーベアリング
として機能する。したがって、ステージ１６は第１と第
２のベース１１，１３と第１と第２のガイド部１７ａ，
１７ｂとで非接触に案内支持されて平面１２，１４間を
移動できる。移動装置としてはリニアモータのような電
磁駆動手段を用いるとよい。第１と第２のガイド部１７
ａ，１７ｂの間隔は、ステージ負荷の大きさや、後で説
明する空気膜の要求剛性等を考慮して決定される。
１１，１３の平面１２，１４との間隙には第１のガイド
部１７ａと第２のガイド部１７ｂが設けられる。第１と
第２のガイド部１７ａ，１７ｂには図示しない空気供給
装置よりステージ１６ないしはベース１１，１３に設け
た空気孔（図示せず）を介して空気が吹き付けられ空気
膜が構成される。ガイド部１７ａ，１７ｂの空気膜は、
ステージ１６の滑り軸受け、すなわちエアーベアリング
として機能する。したがって、ステージ１６は第１と第
２のベース１１，１３と第１と第２のガイド部１７ａ，
１７ｂとで非接触に案内支持されて平面１２，１４間を
移動できる。移動装置としてはリニアモータのような電
磁駆動手段を用いるとよい。第１と第２のガイド部１７
ａ，１７ｂの間隔は、ステージ負荷の大きさや、後で説
明する空気膜の要求剛性等を考慮して決定される。
【００１４】ガイド部１７ａ，１７ｂとして空気膜によ
るエアーベアリング手段の他に、磁石の反発力を利用す
るものが使用できる。この場合には、ベース１１，１３
の平面１２，１４とステージ１６の表面とは磁性体で作
られる。そして、各平面１２，１４とステージ１６の表
面とは同極性の磁極が対向するように磁石が取り付けら
れる。この磁石は永久磁石でも電磁石でもよい。また、
ガイド部１７ａと１７ｂの一方をエアベアリング、他方
を磁石の反発力を利用するものにしてもよい。
るエアーベアリング手段の他に、磁石の反発力を利用す
るものが使用できる。この場合には、ベース１１，１３
の平面１２，１４とステージ１６の表面とは磁性体で作
られる。そして、各平面１２，１４とステージ１６の表
面とは同極性の磁極が対向するように磁石が取り付けら
れる。この磁石は永久磁石でも電磁石でもよい。また、
ガイド部１７ａと１７ｂの一方をエアベアリング、他方
を磁石の反発力を利用するものにしてもよい。
【００１５】次に、図２，図３及び図４を参照してこの
実施例の可動ステージ装置の動作を説明する。図２は、
図１の可動ステージ装置の要部を拡大して図示したもの
であり、ステージ１６が下方に１６’として垂直移動す
る様子を示した。
実施例の可動ステージ装置の動作を説明する。図２は、
図１の可動ステージ装置の要部を拡大して図示したもの
であり、ステージ１６が下方に１６’として垂直移動す
る様子を示した。
【００１６】上記したように、第１のベース１１の基準
面１２は平面度が高く、第２のベース１３の面１４は図
示のように平面度はより荒くなっている。さらに、第１
のガイド部１７ａの剛性は第２のガイド部１７ｂの剛性
よりもかなり高く設定されている。剛性は空気膜の場合
には、空気膜の圧力、絞りや絞り形状を変えることによ
り調整できる。たとえば、接近すると圧力が急激に上昇
するようにすれば、高いガイド部の剛性が得られる。ま
た磁石の反発力を利用する場合には磁力を変えることに
より剛性が調整できる。たとえば、接近すると磁石の反
発力が急激に大きくなるようにすればガイド部の剛性は
高くなる。
面１２は平面度が高く、第２のベース１３の面１４は図
示のように平面度はより荒くなっている。さらに、第１
のガイド部１７ａの剛性は第２のガイド部１７ｂの剛性
よりもかなり高く設定されている。剛性は空気膜の場合
には、空気膜の圧力、絞りや絞り形状を変えることによ
り調整できる。たとえば、接近すると圧力が急激に上昇
するようにすれば、高いガイド部の剛性が得られる。ま
た磁石の反発力を利用する場合には磁力を変えることに
より剛性が調整できる。たとえば、接近すると磁石の反
発力が急激に大きくなるようにすればガイド部の剛性は
高くなる。
【００１７】今、図２の上の位置にステージ１６がある
とき、第１のガイド部１７ａの間隔がｈ1 ，ステージ１
６の幅がｈt ，第２のガイド部１７ｂの間隔がｈ2 ，第
１と第２のベース１１，１３の間隔がｈ0 であるとす
る。この上の位置からステージが下方に移動してステー
ジ１６’の位置に移動したとする。ステージ１６’の位
置において、第１のガイド部１７ａの間隔がｈ1 ＋Δｈ
1 ，ステージ１６’の幅がｈt （変化なし），第２のガ
イド部１７ｂの間隔がｈ2 ＋Δｈ2 ，第１と第２のベー
ス１１，１３の間隔がｈ0 ＋Δｈ0 となったとする。
とき、第１のガイド部１７ａの間隔がｈ1 ，ステージ１
６の幅がｈt ，第２のガイド部１７ｂの間隔がｈ2 ，第
１と第２のベース１１，１３の間隔がｈ0 であるとす
る。この上の位置からステージが下方に移動してステー
ジ１６’の位置に移動したとする。ステージ１６’の位
置において、第１のガイド部１７ａの間隔がｈ1 ＋Δｈ
1 ，ステージ１６’の幅がｈt （変化なし），第２のガ
イド部１７ｂの間隔がｈ2 ＋Δｈ2 ，第１と第２のベー
ス１１，１３の間隔がｈ0 ＋Δｈ0 となったとする。
【００１８】ここで、図３は、横軸に第１と第２のガイ
ド部１７ａ、１７ｂの間隔ｈをとり、縦軸に空気膜の負
荷容量ｗをとった特性曲線である。グラフの縦軸から左
側が第１のガイド部１７ａの特性を示し、右側が第２の
ガイド部１７ｂの特性を示す。ガイド部の剛性はこの特
性曲線の傾斜で表される。すなわち曲線の傾きが急なほ
ど剛性が高いことを示す。つまり、負荷（ステージ１６
からの反作用）の変化に対してガイド部の間隔が変化し
ない程その剛性は高いということになる。図示の通り、
第１のガイド部１７ａの方が曲線の傾斜が急であり、第
２のガイド部１７ｂに比べて、その剛性が高いことを表
している。
ド部１７ａ、１７ｂの間隔ｈをとり、縦軸に空気膜の負
荷容量ｗをとった特性曲線である。グラフの縦軸から左
側が第１のガイド部１７ａの特性を示し、右側が第２の
ガイド部１７ｂの特性を示す。ガイド部の剛性はこの特
性曲線の傾斜で表される。すなわち曲線の傾きが急なほ
ど剛性が高いことを示す。つまり、負荷（ステージ１６
からの反作用）の変化に対してガイド部の間隔が変化し
ない程その剛性は高いということになる。図示の通り、
第１のガイド部１７ａの方が曲線の傾斜が急であり、第
２のガイド部１７ｂに比べて、その剛性が高いことを表
している。
【００１９】図２におけるステージ１６の位置では第１
と第２のガイド部１７ａ，１７ｂの負荷容量が等しくな
った点ｘ1 ，ｘ2 で釣り合っている。この時のガイド部
１７ａ、１７ｂの間隔は図２で示した通りである。この
位置から下方にステージが移動して図２のステージ１
６’となった位置では、図３のｘ1 ’，ｘ2 ’の点で両
ガイド部の負荷容量ｗが釣り合う。この時のガイド部１
７ａ、１７ｂの間隔は図２で示した通りである。
と第２のガイド部１７ａ，１７ｂの負荷容量が等しくな
った点ｘ1 ，ｘ2 で釣り合っている。この時のガイド部
１７ａ、１７ｂの間隔は図２で示した通りである。この
位置から下方にステージが移動して図２のステージ１
６’となった位置では、図３のｘ1 ’，ｘ2 ’の点で両
ガイド部の負荷容量ｗが釣り合う。この時のガイド部１
７ａ、１７ｂの間隔は図２で示した通りである。
【００２０】図４に図２，図３の状態をバネと質量との
要素でモデル化したものを示す。質量（ステージ）１６
と１６’がバネ定数ｋ1 とｋ2 とで両側からベース１
１，１３に対して支持されている。ここでバネ定数（剛
性に対応）はｋ1 ≫ｋ2 に選ばれているとする。
要素でモデル化したものを示す。質量（ステージ）１６
と１６’がバネ定数ｋ1 とｋ2 とで両側からベース１
１，１３に対して支持されている。ここでバネ定数（剛
性に対応）はｋ1 ≫ｋ2 に選ばれているとする。
【００２１】質量（ステージ）１６が１６’の位置に移
動すると、間隔ｈ0はΔｈ0 だけ増加し、ガイド部１７
ａ，１７ｂの釣り合い点は図３のｘ1 ’，ｘ2 ’へ移動
する。そして第１のガイド部１７ａと第２のガイド部１
７ｂの間隔はそれぞれΔｈ1 とΔｈ2 だけ増加する。
（Δｈ1 ＋Δｈ2 ＝Δｈ0 ）図３から判るように、ｋ1
≫ｋ2 であるのでΔｈ1≪Δｈ2 となって、第２のベー
ス１３の面１４の平面度の荒さと、基準面１２とベース
１３の面１４との間の平行度の誤差とを第２のガイド部
１７ｂで吸収し、ステージ１６は基準面１２にそって間
隔ｈの方向にはほとんど変化なく（許容誤差範囲で）精
密に移動できる。
動すると、間隔ｈ0はΔｈ0 だけ増加し、ガイド部１７
ａ，１７ｂの釣り合い点は図３のｘ1 ’，ｘ2 ’へ移動
する。そして第１のガイド部１７ａと第２のガイド部１
７ｂの間隔はそれぞれΔｈ1 とΔｈ2 だけ増加する。
（Δｈ1 ＋Δｈ2 ＝Δｈ0 ）図３から判るように、ｋ1
≫ｋ2 であるのでΔｈ1≪Δｈ2 となって、第２のベー
ス１３の面１４の平面度の荒さと、基準面１２とベース
１３の面１４との間の平行度の誤差とを第２のガイド部
１７ｂで吸収し、ステージ１６は基準面１２にそって間
隔ｈの方向にはほとんど変化なく（許容誤差範囲で）精
密に移動できる。
【００２２】次に、図１の可動ステージ装置を半導体露
光装置のアライナー用ステージ装置に適用した例を図５
を参照して説明する。第１のベース５１はその基準平面
５２が精密加工仕上げされ、高い平面度を有する剛性の
高いセラミックス定盤である。第２のベース５３はその
平面５４が基準面５２よりも平面度において荒いセラミ
ックス定盤である。平面５２と５４とは平行に所定間隔
を保って対向するように、床５５に固定される。第１と
第２のベース５１，５３の平面５２，５４に挟まれるよ
うに可動ウエハステージ５６が配置される。基準平面５
２と対向するウエハステージ５６の一方の面５８は精密
加工仕上げされ、高い平面度を有する。ウエハステージ
５６の各面５８，５９とベース５２，５３の面５２，５
４との間には図示しない空気供給装置から空気が供給さ
れて空気膜を形成して非接触のガイド部５７ａ，５７ｂ
が配置される。両ガイド部は、ウエハステージ５６のエ
アーベアリングとして機能する。したがって、ウエハス
テージ５６は第１と第２のベース５１，５３とガイド部
５７ａ，５７ｂとによって非接触で案内支持されて基準
平面５２にそって移動できる。移動装置としてはベース
５３に設けた永久磁石２１とウエハステージ５６側に設
けたコイル２２とからなる平面モータ２０による電磁駆
動手段が用いられる。
光装置のアライナー用ステージ装置に適用した例を図５
を参照して説明する。第１のベース５１はその基準平面
５２が精密加工仕上げされ、高い平面度を有する剛性の
高いセラミックス定盤である。第２のベース５３はその
平面５４が基準面５２よりも平面度において荒いセラミ
ックス定盤である。平面５２と５４とは平行に所定間隔
を保って対向するように、床５５に固定される。第１と
第２のベース５１，５３の平面５２，５４に挟まれるよ
うに可動ウエハステージ５６が配置される。基準平面５
２と対向するウエハステージ５６の一方の面５８は精密
加工仕上げされ、高い平面度を有する。ウエハステージ
５６の各面５８，５９とベース５２，５３の面５２，５
４との間には図示しない空気供給装置から空気が供給さ
れて空気膜を形成して非接触のガイド部５７ａ，５７ｂ
が配置される。両ガイド部は、ウエハステージ５６のエ
アーベアリングとして機能する。したがって、ウエハス
テージ５６は第１と第２のベース５１，５３とガイド部
５７ａ，５７ｂとによって非接触で案内支持されて基準
平面５２にそって移動できる。移動装置としてはベース
５３に設けた永久磁石２１とウエハステージ５６側に設
けたコイル２２とからなる平面モータ２０による電磁駆
動手段が用いられる。
【００２３】第１のベース５１の中央部には露光用の光
を通過させるための開孔部２３が設けられる。開孔部２
３にはマスクステージ２４が配設される。マスクステー
ジ２４にはパターンが描かれたマスク２５が置かれる。
ウエハステージ５６には凹部２６が設けられる。凹部２
６のほぼ中央部にはウエハチャック２７が配置され、そ
の上にウエハ２８が固定される。平面モータ２０により
ウエハステージ５６が上下あるいは左右方向に移動せし
められマスク２５とのアライメントがなされる。なお、
ガイド部５７ａ，５７ｂはエアベアリングの代わりに磁
気的反発力を利用するものでも可能である。
を通過させるための開孔部２３が設けられる。開孔部２
３にはマスクステージ２４が配設される。マスクステー
ジ２４にはパターンが描かれたマスク２５が置かれる。
ウエハステージ５６には凹部２６が設けられる。凹部２
６のほぼ中央部にはウエハチャック２７が配置され、そ
の上にウエハ２８が固定される。平面モータ２０により
ウエハステージ５６が上下あるいは左右方向に移動せし
められマスク２５とのアライメントがなされる。なお、
ガイド部５７ａ，５７ｂはエアベアリングの代わりに磁
気的反発力を利用するものでも可能である。
【００２４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００２５】
【発明の効果】第１のガイド部が第２のガイド部よりも
ガイド剛性が高くなるように設定されることにより、可
動ステージは第１のガイド部の基準面のみを基準として
移動する。ガイドとして非接触ガイドを用い、かつ２つ
のガイド部に剛性差をつけたガイド構成にすることによ
り、第１と第２のベース部材の表面の平面度、可動ステ
ージの表面の平面度、第１と第２のベースの表面間の平
行度ならびに、可動ステージの表面どうしの平行度等に
おける誤差やばらつきに起因するステージの運動誤差を
剛性を低くした第２のガイド部で吸収し、高精度な移動
および位置決めが可能となる。
ガイド剛性が高くなるように設定されることにより、可
動ステージは第１のガイド部の基準面のみを基準として
移動する。ガイドとして非接触ガイドを用い、かつ２つ
のガイド部に剛性差をつけたガイド構成にすることによ
り、第１と第２のベース部材の表面の平面度、可動ステ
ージの表面の平面度、第１と第２のベースの表面間の平
行度ならびに、可動ステージの表面どうしの平行度等に
おける誤差やばらつきに起因するステージの運動誤差を
剛性を低くした第２のガイド部で吸収し、高精度な移動
および位置決めが可能となる。
【００２６】また、可動ステージ装置としての精度は、
基準面の平面度とステージの基準面に対向する面の平面
度のみを高精度に製作すればよく、他の要素については
従来のものに比べ精度は軽減できるので、量産性が向上
し、ひいては製造コストの低減ならびに信頼性が向上す
る。
基準面の平面度とステージの基準面に対向する面の平面
度のみを高精度に製作すればよく、他の要素については
従来のものに比べ精度は軽減できるので、量産性が向上
し、ひいては製造コストの低減ならびに信頼性が向上す
る。
【図１】本発明による可動ステージ装置の実施例の断面
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図２】図１の可動ステージ装置の動作を説明する図で
ある。
ある。
【図３】図１の可動ステージ装置のガイド部の剛性特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】図１の可動ステージ装置の動作を説明する等価
機構図である。
機構図である。
【図５】図１の可動ステージ装置を半導体製造装置のア
ライナー装置に適用した場合の図である。
ライナー装置に適用した場合の図である。
【図６】従来の技術による可動ステージ装置の一例の断
面構造を示す図である。
面構造を示す図である。
１１，５１，６１・・・・第１のベース １２，５２，６２・・・・第１のベースの表面 １３，２３，６３・・・・第２のベース １４，２４，６４・・・・第２のベースの表面 １５，５５・・・・・・・床面 １６，５６，６６・・・・可動ステージ １７ａ，５７ａ，６７ａ・・・第１のガイド部 １７ｂ，５７ｂ，６７ｂ・・・第２のガイド部 ２０・・・・・平面モータ ２１・・・・・永久磁石 ２２・・・・・コイル ２３・・・・・開口部 ２４・・・・・マスクステージ ２５・・・・・マスク ２６・・・・・凹部 ２７・・・・・ウエハチャック ２８・・・・・ウエハ
Claims (4)
- 【請求項１】 基準平面を有する第１のベース部材と、
前記第１のベース部材の前記基準平面と所定間隔を置い
て平行に対向する表面を有する第２のベース部材と、前
記第１のベース部材の前記基準平面と前記第２のベース
部材の前記表面との間に配置され、前記第１と第２のベ
ース部材に対し非接触で前記基準面に沿って相対移動が
可能な可動ステージと、前記第１のベース部材の前記基
準面と前記可動ステージとの間に配置され、前記可動ス
テージを前記基準平面に対し非接触で案内支持する第１
のガイド手段と、前記第２のベース部材の前記表面と前
記可動ステージとの間に配置され、前記可動ステージを
前記表面に対し非接触で案内支持する第２のガイド手段
とを有し、前記第１のガイド手段の剛性が前記第２のガ
イド手段の剛性よりも高くなるように設定された可動ス
テージ装置。 - 【請求項２】 前記第２のベース部材の前記表面の平面
度が前記第１のベース部材の前記基準面の平面度よりも
荒い請求項１記載の可動ステージ装置。 - 【請求項３】 前記第１と第２のガイド手段の少なくと
も一方は、前記第１のベース部材の前記基準平面あるい
は前記第２のベース部材の表面と前記可動ステージとの
間に形成された所定の剛性を有する空気膜を有する請求
項１あるいは２記載の可動ステージ装置。 - 【請求項４】 前記第１と第２のガイド手段の少なくと
も一方は、前記第１のベース部材の前記基準平面あるい
は前記第２のベース部材の表面と前記可動ステージとの
間で所定の磁気的力を発生する磁石手段を有する請求項
１あるいは２記載の可動ステージ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11608191A JP2706184B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 可動ステージ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11608191A JP2706184B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 可動ステージ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04347008A JPH04347008A (ja) | 1992-12-02 |
| JP2706184B2 true JP2706184B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=14678246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11608191A Expired - Fee Related JP2706184B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 可動ステージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2706184B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3356683B2 (ja) * | 1998-04-04 | 2002-12-16 | 東京エレクトロン株式会社 | プローブ装置 |
| CA2385993A1 (en) | 2000-03-31 | 2001-10-04 | Toto Ltd. | Method for wet forming of powder, method for producing powder sintered compact, powdery sintered compact, and apparatus using powdery sintered compact |
| WO2011111100A1 (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | 黒田精工株式会社 | 空気圧リニアガイド方式の並列スライダ装置およびその制御方法および測定装置 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP11608191A patent/JP2706184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04347008A (ja) | 1992-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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