JP3084418B2 - Sor露光用縦形xyステージ - Google Patents
Sor露光用縦形xyステージInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の微細パ
ターンの露光装置、特にシンクロトロン軌道放射光を光
源とする露光装置等に適用して好適なSOR露光用縦形
XYステージ(以下、縦形XYステージという)に関す
るものである。
ターンの露光装置、特にシンクロトロン軌道放射光を光
源とする露光装置等に適用して好適なSOR露光用縦形
XYステージ(以下、縦形XYステージという)に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の製造工程では感光材を塗っ
たウエハと呼ばれる半導体素子基板上に回路パターンを
焼き付ける露光装置が用いられる。これには同一の回路
パターンをウエハ面上の多数箇所に焼きつけるため、ウ
エハを二軸方向に移動させる縦形XYステージが用いら
れる。
たウエハと呼ばれる半導体素子基板上に回路パターンを
焼き付ける露光装置が用いられる。これには同一の回路
パターンをウエハ面上の多数箇所に焼きつけるため、ウ
エハを二軸方向に移動させる縦形XYステージが用いら
れる。
【0003】一方、半導体素子の高集積化に対応して転
写光源の短波長化も進展しており、将来技術として現状
の転写光源である紫外線に較べ波長が2桁以上も短いシ
ンクロトロン軌道放射光(以下SOR光と言う)を用い
たパターン転写技術の開発が進められている。これは波
長の短い光ほど回折や干渉が少なく微細パターンの転写
が可能なためである。
写光源の短波長化も進展しており、将来技術として現状
の転写光源である紫外線に較べ波長が2桁以上も短いシ
ンクロトロン軌道放射光(以下SOR光と言う)を用い
たパターン転写技術の開発が進められている。これは波
長の短い光ほど回折や干渉が少なく微細パターンの転写
が可能なためである。
【0004】前記SOR光は、光速に近い高エネルギの
電子ビームを電磁石で曲げたときビームが進行する接線
方向に放射される電磁波のことで、可視光からX線まで
をも含む高い指向性を持つ輝度の強い光で、この中から
波長が1nm近辺の軟X線を取り出してパターン転写用
の光源としている。
電子ビームを電磁石で曲げたときビームが進行する接線
方向に放射される電磁波のことで、可視光からX線まで
をも含む高い指向性を持つ輝度の強い光で、この中から
波長が1nm近辺の軟X線を取り出してパターン転写用
の光源としている。
【0005】図8はこのようなSOR光を光源とする露
光装置に用いられる縦形XYステージの従来例を示すも
ので、これを概略説明すると、1はSOR光で、このS
OR光1は高エネルギの電子ビームを閉軌道内に蓄積し
てあるドーナツ状のリング2から電子ビームが進行する
接線の水平面内あらゆる方向に放射されており、その一
方向にX線マスク3が設けられている。X線マスク3に
は回路パターンが形成されており、この回路パターンを
通過したSOR光1にパターンの陰影を生じさせる。4
はX線マスク3を保持しその位置や姿勢を制御するマス
クステージ、5はウエハ6を吸着保持するウエハステー
ジ、7はX線マスク3やウエハ6に予め設けてある位置
合わせマークを観測し位置ずれ量を光学的に検出する検
出系である。8はウエハ6をXY方向に移動させるXY
ステージで、このXYステージ8や前記マスクステージ
4を位置合わせマークからの位置ずれ検出信号に基づき
移動調整して位置合わせを行った後、SOR光1を照射
することにより、X線マスク3のパターンがウエハ6上
の感光剤に転写される。
光装置に用いられる縦形XYステージの従来例を示すも
ので、これを概略説明すると、1はSOR光で、このS
OR光1は高エネルギの電子ビームを閉軌道内に蓄積し
てあるドーナツ状のリング2から電子ビームが進行する
接線の水平面内あらゆる方向に放射されており、その一
方向にX線マスク3が設けられている。X線マスク3に
は回路パターンが形成されており、この回路パターンを
通過したSOR光1にパターンの陰影を生じさせる。4
はX線マスク3を保持しその位置や姿勢を制御するマス
クステージ、5はウエハ6を吸着保持するウエハステー
ジ、7はX線マスク3やウエハ6に予め設けてある位置
合わせマークを観測し位置ずれ量を光学的に検出する検
出系である。8はウエハ6をXY方向に移動させるXY
ステージで、このXYステージ8や前記マスクステージ
4を位置合わせマークからの位置ずれ検出信号に基づき
移動調整して位置合わせを行った後、SOR光1を照射
することにより、X線マスク3のパターンがウエハ6上
の感光剤に転写される。
【0006】SOR光1は、水平面内に放射される。こ
のため、X線マスク3やウエハ6は垂直面内に縦置きさ
れ、XYステージ8も縦形となる。また、SOR光1は
指向性が高いとはいっても若干の発散性を有しているの
で、X線マスク3とウエハ6間が離れると投影されるパ
ターンの形状が歪んだり、ぼけたりして正常な露光が難
しくなる。このため、X線マスク3の面とウエハ6の面
の間隔をきわめて小さくする必要があり、例えば50μ
m以下にする。
のため、X線マスク3やウエハ6は垂直面内に縦置きさ
れ、XYステージ8も縦形となる。また、SOR光1は
指向性が高いとはいっても若干の発散性を有しているの
で、X線マスク3とウエハ6間が離れると投影されるパ
ターンの形状が歪んだり、ぼけたりして正常な露光が難
しくなる。このため、X線マスク3の面とウエハ6の面
の間隔をきわめて小さくする必要があり、例えば50μ
m以下にする。
【0007】図8において、ウエハ6は今マスク3が設
置されるSOR光1の軸上になく、マスク3から遠く離
れた位置にある。それでX線マスク3およびウエハ6は
互いに容易に交換できる。これは、ウエハ6の露光のみ
であればウエハ6の露光面積分だけの移動量をXYステ
ージ8に与えればよいが、ウエハ6は逐次交換する必要
があり、XYステージ8が露光面積分だけの移動量しか
持たないと、X線マスク3とウエハ6とが微小な隙間を
保って相対している状況では、双方に損傷を与えないで
交換するのが不可能に近いためである。したがって、図
示位置における矢印9や矢印10の方向からX線マスク
3やウエハ6の交換を行った後、XYステージ8により
ウエハ6をX線マスク3に相対する位置まで移動させて
露光を開始するわけである。
置されるSOR光1の軸上になく、マスク3から遠く離
れた位置にある。それでX線マスク3およびウエハ6は
互いに容易に交換できる。これは、ウエハ6の露光のみ
であればウエハ6の露光面積分だけの移動量をXYステ
ージ8に与えればよいが、ウエハ6は逐次交換する必要
があり、XYステージ8が露光面積分だけの移動量しか
持たないと、X線マスク3とウエハ6とが微小な隙間を
保って相対している状況では、双方に損傷を与えないで
交換するのが不可能に近いためである。したがって、図
示位置における矢印9や矢印10の方向からX線マスク
3やウエハ6の交換を行った後、XYステージ8により
ウエハ6をX線マスク3に相対する位置まで移動させて
露光を開始するわけである。
【0008】前記XYステージ8は、ウエハ6をX方
向、すなわち水平方向に移動させる案内であるX軸ガイ
ド11と、X軸スライダ12、およびX軸送りねじ1
3、ウエハ6をY方向、すなわち垂直方向に移動させる
案内であるY軸ガイド14とY軸スライダ15、および
Y軸送りねじ16等によって構成され、通常はX軸スラ
イダ12上にY軸スライダ15を載せた構造とされ、
X、Y軸ガイド11、14が固定側で、送りねじ13、
16によってX、Y軸スライダ12、15がそれぞれ、
X軸、Y軸方向に移動される。17はX軸スライダ12
上にY軸スライダ15を直交結合させる横定盤、18は
X軸駆動モータ、19はY軸駆動モータである。この場
合、X軸駆動モータ18は、X軸スライダ12、横定盤
17、Y軸ガイド14およびY軸スライダ15を抱えて
駆動するためY軸駆動モータ19に較べて負荷が大き
い。この分、X軸駆動モータ18の容量が大型になるの
は避けられない。特に、X軸スライダ12は露光面積分
のストロークは勿論、これにX線マスク3やウエハ6の
交換に必要とされるストロークを加えた移動量が要求さ
れ、概ね露光面積分の3倍から5倍の移動量が必要とさ
れる。したがって、X軸スライダ12はY軸スライダ1
5に較べて長尺となり、縦形XYステージ8における水
平方向の幅を広くする結果となる。
向、すなわち水平方向に移動させる案内であるX軸ガイ
ド11と、X軸スライダ12、およびX軸送りねじ1
3、ウエハ6をY方向、すなわち垂直方向に移動させる
案内であるY軸ガイド14とY軸スライダ15、および
Y軸送りねじ16等によって構成され、通常はX軸スラ
イダ12上にY軸スライダ15を載せた構造とされ、
X、Y軸ガイド11、14が固定側で、送りねじ13、
16によってX、Y軸スライダ12、15がそれぞれ、
X軸、Y軸方向に移動される。17はX軸スライダ12
上にY軸スライダ15を直交結合させる横定盤、18は
X軸駆動モータ、19はY軸駆動モータである。この場
合、X軸駆動モータ18は、X軸スライダ12、横定盤
17、Y軸ガイド14およびY軸スライダ15を抱えて
駆動するためY軸駆動モータ19に較べて負荷が大き
い。この分、X軸駆動モータ18の容量が大型になるの
は避けられない。特に、X軸スライダ12は露光面積分
のストロークは勿論、これにX線マスク3やウエハ6の
交換に必要とされるストロークを加えた移動量が要求さ
れ、概ね露光面積分の3倍から5倍の移動量が必要とさ
れる。したがって、X軸スライダ12はY軸スライダ1
5に較べて長尺となり、縦形XYステージ8における水
平方向の幅を広くする結果となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにSOR
露光装置に用いられる従来の縦形XYステージ8におい
ては、X軸スライダ12の移動量として露光面積分の約
3〜5倍の移動量を必要とするため、必然的にステージ
8の水平方向の幅が広くなるものであるが、その結果と
して以下に述べるような問題点があった。 前述したようにSOR光1は電子ビームが進行する
接線の水平面内あらゆる方向に放射される。したがっ
て、縦形XYステージ8の幅が狭い程リング2周囲の放
射方向に多数の露光装置を設置でき、リング2の有効利
用が可能となるが、従来における縦形XYステージ8の
構成では、X線マスク3やウエハ6の交換を容易にする
ため、SOR光1の軸に直交する水平面内方向、すなわ
ちX軸方向の幅が広くなるため、リング2の有効利用に
反するという問題があった。 XYステージ8の送り精度が低下する。XYステー
ジ8の送り精度は、ステージの姿勢を保つ案内精度と送
り精度で定まり、その精度を決めているのは構成部材の
加工精度と考えてよい。ただし、中にはXYステージ8
の送り誤差分だけ微小に動く機構と誤差の測定系を別に
付加して誤差を補正し、精度を高める方法もあるが、本
体を1桁上回る精度や性能を持つ機構系、測定系、制御
系等を新たに追加搭載する必要があり、重量の増大を招
くし、きわめて高価、複雑化し、故障し易いステージと
なる。これを避けるには本体のみで最終精度を確保でき
ることが望ましく、したがってなるべく単純な構造で、
構成部材も加工精度を高められる形状にしておくことが
大事である。さらにX軸スライダ12が長尺化すると、
X軸ガイド11やX軸送りねじ13もこの分だけ細長く
する必要がある。加工精度は部材強度が無限大であって
も、長さに反比例し、さらに部材強度に関しては長さの
3乗、径の4乗に反比例して低下する。すなわち、部材
に加工に伴って種々の力や応力、例えば切削力や研削
力、塑性変形に伴う残留応力や熱応力、或は加工装置に
部材を固定する際に加わるチャッキング力等が作用する
が、力が作用すれば部材が変形するから変形すればする
ほど精密な加工は望めなくなる。このように部材強度は
加工精度に影響を及ぼす最も大きな要因となっている。
要するに、部材の長尺化は加工精度を著しく低下させ、
加工精度がXYステージ8の送り精度を悪化させるもの
である。 Y軸スライダ15の重力アンバランスを生じる。X
軸スライダ12にかかる重量はX軸ガイド11の直交方
向に作用するので、案内面が支えることになる。この場
合、X軸送りねじ13に加わる静的な回転負荷はねじ面
の摩擦力のみでX軸スライダ12の重量そのものは負荷
にならない。これに対してY軸スライダ15にかかる重
量はY軸スライダ15の案内方向に作用するのでY軸送
りねじ16が支えることになる。したがって、Y軸スラ
イダ15の重量は直接Y軸送りねじ16の回転負荷とな
る。この重力による回転負荷はY軸駆動モータ19の回
転方向に対し逆向きに作用する。これはY軸スライダ1
5の上昇と下降とでY軸駆動モータ16に与えるエネル
ギを変えてやる必要があることを意味している。これは
Y軸スライダ15の駆動制御に悪影響を与え、結果とし
てY軸スライダ15の位置決め精度を低下させたり送り
の高速化を阻む欠点となる。なお、X軸スライダ12や
Y軸スライダ15の重量は軽ければ軽いほどよい。これ
は周知のように、駆動モータにかかる負荷を少なくさせ
制御の面で、高速、高精度な位置決めを有利にさせるた
めである。 障害に対する安全性に欠ける。X軸スライダ12は
ウエハ6の交換位置と露光位置間を往復する。往路は問
題無いが復路においてはマスクステージ4とウエハステ
ージ5がすれ違うから装置の立ち上げ保守の際、ここに
手や指が挟まれると大変なことになる。何故ならば、X
軸スライダ12は自重に加えてY軸ガイド14、Y軸ス
ライダ15および横定盤17を抱えていることからかな
りの重量があり、動き出したら止まらないし、モータド
ライブ中であれば尚更止めるのが難しく、安全対策に過
大な負担を強いられるものである。
露光装置に用いられる従来の縦形XYステージ8におい
ては、X軸スライダ12の移動量として露光面積分の約
3〜5倍の移動量を必要とするため、必然的にステージ
8の水平方向の幅が広くなるものであるが、その結果と
して以下に述べるような問題点があった。 前述したようにSOR光1は電子ビームが進行する
接線の水平面内あらゆる方向に放射される。したがっ
て、縦形XYステージ8の幅が狭い程リング2周囲の放
射方向に多数の露光装置を設置でき、リング2の有効利
用が可能となるが、従来における縦形XYステージ8の
構成では、X線マスク3やウエハ6の交換を容易にする
ため、SOR光1の軸に直交する水平面内方向、すなわ
ちX軸方向の幅が広くなるため、リング2の有効利用に
反するという問題があった。 XYステージ8の送り精度が低下する。XYステー
ジ8の送り精度は、ステージの姿勢を保つ案内精度と送
り精度で定まり、その精度を決めているのは構成部材の
加工精度と考えてよい。ただし、中にはXYステージ8
の送り誤差分だけ微小に動く機構と誤差の測定系を別に
付加して誤差を補正し、精度を高める方法もあるが、本
体を1桁上回る精度や性能を持つ機構系、測定系、制御
系等を新たに追加搭載する必要があり、重量の増大を招
くし、きわめて高価、複雑化し、故障し易いステージと
なる。これを避けるには本体のみで最終精度を確保でき
ることが望ましく、したがってなるべく単純な構造で、
構成部材も加工精度を高められる形状にしておくことが
大事である。さらにX軸スライダ12が長尺化すると、
X軸ガイド11やX軸送りねじ13もこの分だけ細長く
する必要がある。加工精度は部材強度が無限大であって
も、長さに反比例し、さらに部材強度に関しては長さの
3乗、径の4乗に反比例して低下する。すなわち、部材
に加工に伴って種々の力や応力、例えば切削力や研削
力、塑性変形に伴う残留応力や熱応力、或は加工装置に
部材を固定する際に加わるチャッキング力等が作用する
が、力が作用すれば部材が変形するから変形すればする
ほど精密な加工は望めなくなる。このように部材強度は
加工精度に影響を及ぼす最も大きな要因となっている。
要するに、部材の長尺化は加工精度を著しく低下させ、
加工精度がXYステージ8の送り精度を悪化させるもの
である。 Y軸スライダ15の重力アンバランスを生じる。X
軸スライダ12にかかる重量はX軸ガイド11の直交方
向に作用するので、案内面が支えることになる。この場
合、X軸送りねじ13に加わる静的な回転負荷はねじ面
の摩擦力のみでX軸スライダ12の重量そのものは負荷
にならない。これに対してY軸スライダ15にかかる重
量はY軸スライダ15の案内方向に作用するのでY軸送
りねじ16が支えることになる。したがって、Y軸スラ
イダ15の重量は直接Y軸送りねじ16の回転負荷とな
る。この重力による回転負荷はY軸駆動モータ19の回
転方向に対し逆向きに作用する。これはY軸スライダ1
5の上昇と下降とでY軸駆動モータ16に与えるエネル
ギを変えてやる必要があることを意味している。これは
Y軸スライダ15の駆動制御に悪影響を与え、結果とし
てY軸スライダ15の位置決め精度を低下させたり送り
の高速化を阻む欠点となる。なお、X軸スライダ12や
Y軸スライダ15の重量は軽ければ軽いほどよい。これ
は周知のように、駆動モータにかかる負荷を少なくさせ
制御の面で、高速、高精度な位置決めを有利にさせるた
めである。 障害に対する安全性に欠ける。X軸スライダ12は
ウエハ6の交換位置と露光位置間を往復する。往路は問
題無いが復路においてはマスクステージ4とウエハステ
ージ5がすれ違うから装置の立ち上げ保守の際、ここに
手や指が挟まれると大変なことになる。何故ならば、X
軸スライダ12は自重に加えてY軸ガイド14、Y軸ス
ライダ15および横定盤17を抱えていることからかな
りの重量があり、動き出したら止まらないし、モータド
ライブ中であれば尚更止めるのが難しく、安全対策に過
大な負担を強いられるものである。
【0010】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、SOR光軸に直交する水平面内方向の幅を短縮す
ることができ、高速、高精度化並びに安全性の向上を図
るようにした縦形XYステージを提供することにある。
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、SOR光軸に直交する水平面内方向の幅を短縮す
ることができ、高速、高精度化並びに安全性の向上を図
るようにした縦形XYステージを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第1の発明は、水平方
向に並進可能なX軸スライダと、このX軸スライダに取
り付けられかつ垂直方向に並進可能なY軸スライダと、
このY軸スライダに取り付けられかつ所定のウエハを載
置可能とするステージとを備え、前記ステージは、所定
の倒立軸または開閉軸により、倒立自在または開閉自在
な状態で前記Y軸スライダに連結されたものである。第
2の発明は上記第1の発明において、前記ステージを倒
立または開閉させる駆動モータを縦形XYステージが設
けられる装置固定部側に配設し、この駆動モータの回転
をXY方向ストロークの定位置で前記ステージにクラッ
チ手段を介して伝達するようにしたものである。第3の
発明は、上記第1または第2の発明において、前記X軸
スライダの垂直部上方にプーリを、下方に渦巻きばねを
用いた巻き取りドラムをそれぞれ設け、前記Y軸スライ
ダと巻き取りドラムを前記プーリを介してワイヤで連結
し、前記Y軸スライダにかかる重量と巻き取りドラムの
トルクとを前記渦巻きばねによってバランスさせるよう
にしたものである。
するためになされたもので、その第1の発明は、水平方
向に並進可能なX軸スライダと、このX軸スライダに取
り付けられかつ垂直方向に並進可能なY軸スライダと、
このY軸スライダに取り付けられかつ所定のウエハを載
置可能とするステージとを備え、前記ステージは、所定
の倒立軸または開閉軸により、倒立自在または開閉自在
な状態で前記Y軸スライダに連結されたものである。第
2の発明は上記第1の発明において、前記ステージを倒
立または開閉させる駆動モータを縦形XYステージが設
けられる装置固定部側に配設し、この駆動モータの回転
をXY方向ストロークの定位置で前記ステージにクラッ
チ手段を介して伝達するようにしたものである。第3の
発明は、上記第1または第2の発明において、前記X軸
スライダの垂直部上方にプーリを、下方に渦巻きばねを
用いた巻き取りドラムをそれぞれ設け、前記Y軸スライ
ダと巻き取りドラムを前記プーリを介してワイヤで連結
し、前記Y軸スライダにかかる重量と巻き取りドラムの
トルクとを前記渦巻きばねによってバランスさせるよう
にしたものである。
【0012】
【作用】本発明において、ステージはY軸スライダに対
して倒立軸または開閉軸によって倒立または開閉自在に
連結されており、X線マスクの反対側に倒されるか開閉
され、開放されたX線マスクの前方側からX線マスクウ
エハの交換を可能にする。ステージを倒立させると、縦
形XYステージの移動ストロークは露光面積分ですむ。
ステージはマスクステージに対してこれと反対方向に倒
立するため、すれ違うことがない。渦巻きばねはいくら
伸ばしても力が殆ど変化せず、したがって、Y軸スライ
ダの保持力が略一定で、Y軸スライダにかかる重量と巻
き取りドラムのトルクとをバランスさせる。
して倒立軸または開閉軸によって倒立または開閉自在に
連結されており、X線マスクの反対側に倒されるか開閉
され、開放されたX線マスクの前方側からX線マスクウ
エハの交換を可能にする。ステージを倒立させると、縦
形XYステージの移動ストロークは露光面積分ですむ。
ステージはマスクステージに対してこれと反対方向に倒
立するため、すれ違うことがない。渦巻きばねはいくら
伸ばしても力が殆ど変化せず、したがって、Y軸スライ
ダの保持力が略一定で、Y軸スライダにかかる重量と巻
き取りドラムのトルクとをバランスさせる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は、本発明に係る縦形XYステー
ジの一実施例を示すステージを倒した状態の一部破断分
解斜視図、図2は主要構成部材の分解斜視図である。こ
れらの図において、20はウエハステージ5が設置され
るステージで、このステージ20は水平な倒立軸23に
よってY軸スライダ22に連結されることにより、図1
の実線で示す水平位置(交換位置)と、破線21で示す
直立位置(露光位置)間を回動自在とされ、パルスモー
タ29によって回動されるように構成されている。
詳細に説明する。図1は、本発明に係る縦形XYステー
ジの一実施例を示すステージを倒した状態の一部破断分
解斜視図、図2は主要構成部材の分解斜視図である。こ
れらの図において、20はウエハステージ5が設置され
るステージで、このステージ20は水平な倒立軸23に
よってY軸スライダ22に連結されることにより、図1
の実線で示す水平位置(交換位置)と、破線21で示す
直立位置(露光位置)間を回動自在とされ、パルスモー
タ29によって回動されるように構成されている。
【0014】ここで、ステージ20を水平方向に開閉さ
せても同様なことが可能である。このような例は図3に
示される。図2において倒立軸23はY軸スライダ22
のL字部の横軸に平行設置されているが、倒立軸23は
L字部の縦軸にも平行に設置できる。この場合は倒立軸
を開閉軸と呼称することとする。倒立または開閉の何れ
かの方式であっても本発明の目的を達成できることに変
わりはない。ただし、倒立式と開閉式で異なるのは、倒
立式には重力の悪影響が作用することである。これを図
4により説明する。20aはステージ20の重心点、2
3aは倒立軸23に装着されたねじりコイルばねであ
る。図4において、ステージ20が直立したときと倒置
したときで重心点の位置が変化し、この分だけ倒立軸2
3に加わるモーメントに差が生じる。モーメントの大き
さは重心点20aと倒立軸とを結ぶ重力直角方向の距離
とステージ20の重量との積となるので、ステージ20
の直立時は、略零で最小となるが倒置時には最大とな
る。一方、倒立軸の回転に要する動力、すなわち、パル
スモータ29の馬力は、これに加わるモーメントの最大
値以上は必要である。ただし、図示のようにねじりコイ
ルばね23aを付加すれば、ステージ20の倒置に伴っ
てねじりコイルばね23aも撓み変形するため、この分
だけ重力の作用に基づくモーメントの最大値を大幅に低
減でき、ひいてはパルスモータ29を含む倒立動力系の
小型化が可能である。なお、開閉式ではステージ20の
回転が重力直角方向なので、前述の悪影響は存在しな
い。
せても同様なことが可能である。このような例は図3に
示される。図2において倒立軸23はY軸スライダ22
のL字部の横軸に平行設置されているが、倒立軸23は
L字部の縦軸にも平行に設置できる。この場合は倒立軸
を開閉軸と呼称することとする。倒立または開閉の何れ
かの方式であっても本発明の目的を達成できることに変
わりはない。ただし、倒立式と開閉式で異なるのは、倒
立式には重力の悪影響が作用することである。これを図
4により説明する。20aはステージ20の重心点、2
3aは倒立軸23に装着されたねじりコイルばねであ
る。図4において、ステージ20が直立したときと倒置
したときで重心点の位置が変化し、この分だけ倒立軸2
3に加わるモーメントに差が生じる。モーメントの大き
さは重心点20aと倒立軸とを結ぶ重力直角方向の距離
とステージ20の重量との積となるので、ステージ20
の直立時は、略零で最小となるが倒置時には最大とな
る。一方、倒立軸の回転に要する動力、すなわち、パル
スモータ29の馬力は、これに加わるモーメントの最大
値以上は必要である。ただし、図示のようにねじりコイ
ルばね23aを付加すれば、ステージ20の倒置に伴っ
てねじりコイルばね23aも撓み変形するため、この分
だけ重力の作用に基づくモーメントの最大値を大幅に低
減でき、ひいてはパルスモータ29を含む倒立動力系の
小型化が可能である。なお、開閉式ではステージ20の
回転が重力直角方向なので、前述の悪影響は存在しな
い。
【0015】再び図1および図2において、前記パルス
モータ29は、縦形XYステージの装置固定部を構成す
るベース100に対して固定配置されたイケール35に
エアシリンダ28を介して固定配置されるものである
が、図1においてはステージ20の影になって実際には
図示できない位置とされるため、便宜上イケール35か
らエアシリンダ28とともに、取り外して示している。
このイケール35は、実施例では、L字上であってY軸
スライダと同様に垂設されている。パルスモータ29の
回転は駆動クラッチ26と従動クラッチ27を介してウ
ォーム24に伝達され、さらにこのウォーム24の回転
がウォームホイール25に伝達されることにより前記倒
立軸23を回動させ、これによってステージ20が水平
な交換位置と垂直な露光位置間を往復回動される。61
は先端が球形の位置決めピンで、ステージ20の直立位
置を固定するためのものであって、図1には図示しない
が(図5参照)直立ストッパ30の裏面には位置決めピ
ン61を嵌め合わせるテーパ穴62が存在する。また、
30bはステージ20を真空吸着するため直立ストッパ
30の裏面に設置されたリング状の薄膜からなる吸着リ
ングである。以下、図5によりステージ20の直立位置
を吸着固定する動作の詳細を説明する。
モータ29は、縦形XYステージの装置固定部を構成す
るベース100に対して固定配置されたイケール35に
エアシリンダ28を介して固定配置されるものである
が、図1においてはステージ20の影になって実際には
図示できない位置とされるため、便宜上イケール35か
らエアシリンダ28とともに、取り外して示している。
このイケール35は、実施例では、L字上であってY軸
スライダと同様に垂設されている。パルスモータ29の
回転は駆動クラッチ26と従動クラッチ27を介してウ
ォーム24に伝達され、さらにこのウォーム24の回転
がウォームホイール25に伝達されることにより前記倒
立軸23を回動させ、これによってステージ20が水平
な交換位置と垂直な露光位置間を往復回動される。61
は先端が球形の位置決めピンで、ステージ20の直立位
置を固定するためのものであって、図1には図示しない
が(図5参照)直立ストッパ30の裏面には位置決めピ
ン61を嵌め合わせるテーパ穴62が存在する。また、
30bはステージ20を真空吸着するため直立ストッパ
30の裏面に設置されたリング状の薄膜からなる吸着リ
ングである。以下、図5によりステージ20の直立位置
を吸着固定する動作の詳細を説明する。
【0016】図5(a)は位置決めピン61の近傍のみ
を断面した吸着固定直前のステージ20の状態を示す図
である。30aは凸段差でテーパ穴62を囲んで閉軌道
状に設置され、さらに凸段差30a上にはきわめて薄い
膜が外側に向かって片持ちはり状に接着され、吸着パッ
ド30bが構成されている。30cは排気通路であっ
て、ホース30dに接続されている。30eはステージ
20が直立位置にあることを検出する近接センサであ
る。このような吸着構造となっているので、近接スイッ
チ30eの動作によりホース30dを真空排気すれば、
先ず、吸着パッド30bとステージ20との隙間が排気
され空気が流れる。このため流れの直角方向の圧力は低
下(霧吹きの原理)するので薄い膜で形成される吸着パ
ッド30bは大気圧によって背後から押され、図5
(b)に示すように自動的にステージ20に貼り付いて
吸着パッド30(b)内の閉空間を気密にし、結果とし
て位置決めピン61は大気圧によってテーパ穴62に強
く押し付けられステージ20の直立位置が固定される。
を断面した吸着固定直前のステージ20の状態を示す図
である。30aは凸段差でテーパ穴62を囲んで閉軌道
状に設置され、さらに凸段差30a上にはきわめて薄い
膜が外側に向かって片持ちはり状に接着され、吸着パッ
ド30bが構成されている。30cは排気通路であっ
て、ホース30dに接続されている。30eはステージ
20が直立位置にあることを検出する近接センサであ
る。このような吸着構造となっているので、近接スイッ
チ30eの動作によりホース30dを真空排気すれば、
先ず、吸着パッド30bとステージ20との隙間が排気
され空気が流れる。このため流れの直角方向の圧力は低
下(霧吹きの原理)するので薄い膜で形成される吸着パ
ッド30bは大気圧によって背後から押され、図5
(b)に示すように自動的にステージ20に貼り付いて
吸着パッド30(b)内の閉空間を気密にし、結果とし
て位置決めピン61は大気圧によってテーパ穴62に強
く押し付けられステージ20の直立位置が固定される。
【0017】図1において、駆動クラッチ26と従動ク
ラッチ27の結合、分離は、前記エアシリンダ28の駆
動によってパルスモータ29を進退移動させることで行
われる。したがって、ステージ20の倒立位置は、X、
Y軸方向ストロークの定位置に限定されている。そし
て、前記Y軸スライダ22にはステージ20を真空吸着
して直立位置に保持する直立ストッパ30が設けられ、
イケール35にはステージ20を水平位置に吸着保持す
る電磁式倒れストッパ31が一体に設けられている。な
お、図2においてはストッパ31の図示を省略してい
る。
ラッチ27の結合、分離は、前記エアシリンダ28の駆
動によってパルスモータ29を進退移動させることで行
われる。したがって、ステージ20の倒立位置は、X、
Y軸方向ストロークの定位置に限定されている。そし
て、前記Y軸スライダ22にはステージ20を真空吸着
して直立位置に保持する直立ストッパ30が設けられ、
イケール35にはステージ20を水平位置に吸着保持す
る電磁式倒れストッパ31が一体に設けられている。な
お、図2においてはストッパ31の図示を省略してい
る。
【0018】前記Y軸スライダ22は図2に示すように
L字状に形成され、その水平部22aの上面に前記倒立
軸23の軸端を軸支するブラケット22Aが一体に設け
られ、垂直部22bに前記直立ストッパ30、後述する
エアパッド53およびY軸磁石54が設けられている。
L字状に形成され、その水平部22aの上面に前記倒立
軸23の軸端を軸支するブラケット22Aが一体に設け
られ、垂直部22bに前記直立ストッパ30、後述する
エアパッド53およびY軸磁石54が設けられている。
【0019】32はL字形に形成されたX軸スライダ
で、このX軸スライダ32の水平部32Aがスライダ本
体を、垂直部32Bが前記Y軸スライダ22のガイドを
それぞれ構成し、スライダ本体32Aと垂直部32Bと
で囲まれた空間部分に前記ステージ20がY軸スライダ
22とともに配設されている。前記Y軸スライダ22
は、前記垂直部32Bを複数個のY軸エアパッド33で
挟み込こんで構成される空気軸受によって保持されてお
り、Y軸送りねじ16に螺合するY軸ナット34を有し
ている。Y軸モータ19によりY軸送りねじ16を回転
させると、その回転がY軸ナット34の直線運動に変換
され、これによってY軸スライダ22が垂直部32Bに
沿って昇降動作される。
で、このX軸スライダ32の水平部32Aがスライダ本
体を、垂直部32Bが前記Y軸スライダ22のガイドを
それぞれ構成し、スライダ本体32Aと垂直部32Bと
で囲まれた空間部分に前記ステージ20がY軸スライダ
22とともに配設されている。前記Y軸スライダ22
は、前記垂直部32Bを複数個のY軸エアパッド33で
挟み込こんで構成される空気軸受によって保持されてお
り、Y軸送りねじ16に螺合するY軸ナット34を有し
ている。Y軸モータ19によりY軸送りねじ16を回転
させると、その回転がY軸ナット34の直線運動に変換
され、これによってY軸スライダ22が垂直部32Bに
沿って昇降動作される。
【0020】前記X軸スライダ32を水平方向に往復移
動させるX軸送りねじ13は、縦形XYステージ全体を
支持している前記イケール35上に配設されており、X
軸スライダ32のスライダ本体32Aに連結固定された
空気静圧式のX軸ナット36が螺合されている。したが
って、X軸モータ18によってX軸送りねじ13を回転
させると、このねじの回転はX軸ナット36によって直
線運動に変換され、X軸スライダ32を往復移動させ
る。前記X軸送りねじ13と、Y軸スライダ22のY軸
送りねじ16は、X軸スライダ32のスライダ本体32
Aと垂直部32Bにこれと平行に且つステージ20との
中間付近に位置させ、送りねじの推力中心、すなわちス
ライダ本体32Aおよび垂直部32Bともナット34、
36の位置がスライダにおけるX、Y平面上の重心点近
傍となるようにしてある。X軸スライダ32もY軸スラ
イダ22と同様に前記イケール35、ベース100と一
体のX軸ガイド37を複数のX軸エアパッド38で挟み
込むことにより空気軸受案内される。
動させるX軸送りねじ13は、縦形XYステージ全体を
支持している前記イケール35上に配設されており、X
軸スライダ32のスライダ本体32Aに連結固定された
空気静圧式のX軸ナット36が螺合されている。したが
って、X軸モータ18によってX軸送りねじ13を回転
させると、このねじの回転はX軸ナット36によって直
線運動に変換され、X軸スライダ32を往復移動させ
る。前記X軸送りねじ13と、Y軸スライダ22のY軸
送りねじ16は、X軸スライダ32のスライダ本体32
Aと垂直部32Bにこれと平行に且つステージ20との
中間付近に位置させ、送りねじの推力中心、すなわちス
ライダ本体32Aおよび垂直部32Bともナット34、
36の位置がスライダにおけるX、Y平面上の重心点近
傍となるようにしてある。X軸スライダ32もY軸スラ
イダ22と同様に前記イケール35、ベース100と一
体のX軸ガイド37を複数のX軸エアパッド38で挟み
込むことにより空気軸受案内される。
【0021】39はX軸サブスライダで、このサブスラ
イダ39は、イケール35の上部に固定されたX軸サブ
ガイド40に空気軸受案内され、X軸スライダ32の上
面と可とう性材料から構成される連結板41で結合され
ている。連結板41の上部にはZ字溝42が形成されて
おり、X軸サブスライダ39の進行水平面内の力がより
伝達され他の力は連結板41が変形して逃げるように工
夫されている。
イダ39は、イケール35の上部に固定されたX軸サブ
ガイド40に空気軸受案内され、X軸スライダ32の上
面と可とう性材料から構成される連結板41で結合され
ている。連結板41の上部にはZ字溝42が形成されて
おり、X軸サブスライダ39の進行水平面内の力がより
伝達され他の力は連結板41が変形して逃げるように工
夫されている。
【0022】ここで、連結板41の構造を図6により詳
細に説明する。図6(a)は連結板41の拡大図であ
る。連結板41にはZ字の頂辺と底辺に相当する平行な
2本の切欠き41aとZ字の上下を斜めに結ぶ切欠き4
1bが刻設されている。このため、連結板41は、X軸
スライダ32の垂直部32Bを支持するに必要な板面方
向にはきわめて強いが、切欠き部分が曲がるため垂直部
32Bの支持に不必要な板面直角方向にきわめて弱い形
状になっている。このような形状になっているので、図
6(b)に示すようにX軸スライダ32の垂直部32B
とX軸スライダ32とX軸サブスライダ39との組立精
度を、さほど高める必要がなくなる。特に、本縦形ステ
ージではY軸重量がX軸サブスライダ39に懸架される
ことによる機構変形を連結板41に吸収させ、精度が要
求されるX軸スライダ32に、これらの変形を伝達させ
ないためである。
細に説明する。図6(a)は連結板41の拡大図であ
る。連結板41にはZ字の頂辺と底辺に相当する平行な
2本の切欠き41aとZ字の上下を斜めに結ぶ切欠き4
1bが刻設されている。このため、連結板41は、X軸
スライダ32の垂直部32Bを支持するに必要な板面方
向にはきわめて強いが、切欠き部分が曲がるため垂直部
32Bの支持に不必要な板面直角方向にきわめて弱い形
状になっている。このような形状になっているので、図
6(b)に示すようにX軸スライダ32の垂直部32B
とX軸スライダ32とX軸サブスライダ39との組立精
度を、さほど高める必要がなくなる。特に、本縦形ステ
ージではY軸重量がX軸サブスライダ39に懸架される
ことによる機構変形を連結板41に吸収させ、精度が要
求されるX軸スライダ32に、これらの変形を伝達させ
ないためである。
【0023】前記Y軸スライダ22の水平部22a先端
にはコ字状のY軸サブスライダ43が設けられており、
X軸スライダ32のスライダ本体32Aに固定されたY
軸サブガイド44を軸に空気軸受案内される。この空気
軸受け案内の構造は、他の空気軸受け案内構造と同様に
磁石と空気吹き出しとの組み合わせによって構成されて
いる。なお、43aは、Y軸サブスライダ43内に設け
られた磁石である。X軸サブスライダ40やY軸サブス
ライダ43は、X軸スライダ32のスライダ本体32A
先端やY軸スライダ22の水平部22a先端のX、Y平
面と直交する軸方向(以下Z方向と云う)のみを支持す
るよう工夫してあり、前述のZ字溝42もその一環であ
る。これはスライダの長手方向の両端に平行して案内を
設けると二軸の平行出しに難点があるし、熱膨張によっ
て二軸間の距離に狂いが生じるとガイドとスライダとが
噛んで動かなくなるので、通常は両端の一端は逃げ勝手
にしておく必要があるためである。
にはコ字状のY軸サブスライダ43が設けられており、
X軸スライダ32のスライダ本体32Aに固定されたY
軸サブガイド44を軸に空気軸受案内される。この空気
軸受け案内の構造は、他の空気軸受け案内構造と同様に
磁石と空気吹き出しとの組み合わせによって構成されて
いる。なお、43aは、Y軸サブスライダ43内に設け
られた磁石である。X軸サブスライダ40やY軸サブス
ライダ43は、X軸スライダ32のスライダ本体32A
先端やY軸スライダ22の水平部22a先端のX、Y平
面と直交する軸方向(以下Z方向と云う)のみを支持す
るよう工夫してあり、前述のZ字溝42もその一環であ
る。これはスライダの長手方向の両端に平行して案内を
設けると二軸の平行出しに難点があるし、熱膨張によっ
て二軸間の距離に狂いが生じるとガイドとスライダとが
噛んで動かなくなるので、通常は両端の一端は逃げ勝手
にしておく必要があるためである。
【0024】45はY軸スライダ22の背面にねじ止め
固定された吊りフック、46はX軸サブスライダ39に
固定された吊り金具で、2つのプーリ47(47a、4
7b)を有している。48は掃除機のコードを巻き戻す
機構と同一の機能を持った渦巻き式の板ばね48aを内
蔵する定力機構で、この定力機構48は巻取りドラム4
9を一定のトルクで巻き締めることができ、Y軸スライ
ダ22の重量とバランスするよう決めてある。50は吊
りワイヤで、一端は吊りフック45に、他端は2つのプ
ーリ47a、47bを介して巻取りドラム49に固定さ
れている。巻取りドラム49はX軸スライダ32の重心
点がX軸ナット36上になるよう重量配分のため下方
に、吊りフック45はY軸スライダ22の重心点、すな
わちY軸ナット34上になるようプーリ47の位置と傾
きを定めてある。
固定された吊りフック、46はX軸サブスライダ39に
固定された吊り金具で、2つのプーリ47(47a、4
7b)を有している。48は掃除機のコードを巻き戻す
機構と同一の機能を持った渦巻き式の板ばね48aを内
蔵する定力機構で、この定力機構48は巻取りドラム4
9を一定のトルクで巻き締めることができ、Y軸スライ
ダ22の重量とバランスするよう決めてある。50は吊
りワイヤで、一端は吊りフック45に、他端は2つのプ
ーリ47a、47bを介して巻取りドラム49に固定さ
れている。巻取りドラム49はX軸スライダ32の重心
点がX軸ナット36上になるよう重量配分のため下方
に、吊りフック45はY軸スライダ22の重心点、すな
わちY軸ナット34上になるようプーリ47の位置と傾
きを定めてある。
【0025】51はX軸磁石で、X軸ガイド37を挟ん
だ反対側にも同数設置されている。52はX軸スライダ
32のZ方向を支える磁性材料製のZ軸案内板で、X軸
磁石51との間に磁石の吸引力が作用するようになって
いる。この吸引力はX軸エアパッド38の空気軸受とバ
ランスさせてあるのでX軸スライダ32は非接触浮上す
る。53はY軸スライダ22のZ方向を支えるエアパッ
ドで、Y軸Z案内面32cはX軸スライダ32の垂直部
32Bの裏面の両サイドである。54はY軸磁石で、図
示していないがX軸スライダ32のZ軸案内板52に相
当するY軸磁性材料板32dが対向するX軸スライダ3
2の垂直部32B背面を彫り込んで接着固定されてい
る。X軸スライダ32がZ軸案内板52、磁性材料と同
一部材で構成してあるのに対し、Y軸スライダ22は別
部材で構成している点は異なるが、空気軸受圧と磁石の
吸引力とのバランスで浮上していることは変わらない。
ここで、バランス浮上についてY軸を例に詳細に説明す
る。
だ反対側にも同数設置されている。52はX軸スライダ
32のZ方向を支える磁性材料製のZ軸案内板で、X軸
磁石51との間に磁石の吸引力が作用するようになって
いる。この吸引力はX軸エアパッド38の空気軸受とバ
ランスさせてあるのでX軸スライダ32は非接触浮上す
る。53はY軸スライダ22のZ方向を支えるエアパッ
ドで、Y軸Z案内面32cはX軸スライダ32の垂直部
32Bの裏面の両サイドである。54はY軸磁石で、図
示していないがX軸スライダ32のZ軸案内板52に相
当するY軸磁性材料板32dが対向するX軸スライダ3
2の垂直部32B背面を彫り込んで接着固定されてい
る。X軸スライダ32がZ軸案内板52、磁性材料と同
一部材で構成してあるのに対し、Y軸スライダ22は別
部材で構成している点は異なるが、空気軸受圧と磁石の
吸引力とのバランスで浮上していることは変わらない。
ここで、バランス浮上についてY軸を例に詳細に説明す
る。
【0026】図7は、X軸スライダ32の垂直部32B
をY軸スライダ22を含んで水平に切断し、上方から見
た断面図である。Y軸磁石54は磁束を効率よくY軸磁
性材料板32dに導くためのヨーク54aに内包され、
Y軸スライダ22に固定されている。22aはY軸Z案
内面32cやY軸X案内面33aの軸受隙間に高圧空気
を供給するための給気通路である。このような構造とな
っているので、高圧空気が供給されると軸受隙間内の圧
力は上昇するが、垂直部32Bに対しY軸エアパッド3
3は対向して存在するため左右の軸受圧力がバランスし
問題ないが、Y軸スライダとY軸Z案内面32cとは軸
受隙間が同一面内にあるため軸受圧力が上昇すれば、そ
の分だけ軸受隙間が増大し結果として軸受隙間内に圧力
が生じないため空気軸受になり得ない。ただし、図示の
構造ではY軸磁石54とY軸磁性材料板32dとの間に
磁力による吸引力を作用させ軸受圧力とバランスするよ
うにしてあるので、このようなことは無く空気軸受とし
て機能する。
をY軸スライダ22を含んで水平に切断し、上方から見
た断面図である。Y軸磁石54は磁束を効率よくY軸磁
性材料板32dに導くためのヨーク54aに内包され、
Y軸スライダ22に固定されている。22aはY軸Z案
内面32cやY軸X案内面33aの軸受隙間に高圧空気
を供給するための給気通路である。このような構造とな
っているので、高圧空気が供給されると軸受隙間内の圧
力は上昇するが、垂直部32Bに対しY軸エアパッド3
3は対向して存在するため左右の軸受圧力がバランスし
問題ないが、Y軸スライダとY軸Z案内面32cとは軸
受隙間が同一面内にあるため軸受圧力が上昇すれば、そ
の分だけ軸受隙間が増大し結果として軸受隙間内に圧力
が生じないため空気軸受になり得ない。ただし、図示の
構造ではY軸磁石54とY軸磁性材料板32dとの間に
磁力による吸引力を作用させ軸受圧力とバランスするよ
うにしてあるので、このようなことは無く空気軸受とし
て機能する。
【0027】図1において、X軸サブスライダ40、並
びにY軸サブスライダ43のZ方向も同様に空気軸受圧
と磁石の吸引力とのバランスで浮上させてあるが、重複
するので説明を省略する。
びにY軸サブスライダ43のZ方向も同様に空気軸受圧
と磁石の吸引力とのバランスで浮上させてあるが、重複
するので説明を省略する。
【0028】要約すると、XY平面方向は挟み込み式の
空気軸受案内(33、38)、Z方向は磁力と空気軸受
力とのバランス浮上式の空気軸受案内である。バランス
浮上式は、一軸当たり唯一の案内面で足りるので、この
分エアパッドも少なくてすむため挟み込み式の浮上案内
に較べて案内精度は若干落ちるがスライダの小型軽量化
に有利である。縦形XYステージと言うかぎりXY方向
の送り精度や高速化が重視される。したがって、Z方向
のみバランス浮上式をとってステージの軽量化を図り位
置決めの高速化や低動力化に対処してある。また、案内
はX軸、Y軸スライダ32、22ともすべて空気軸受、
加えて前述したように送りにも空気静圧ねじを採用して
あり、本発明の縦形XYステージは全空気浮上ステージ
としてある。空気軸受は浮上隙間の均一化効果により部
材の加工精度を一桁上回る案内精度が得られるのは周知
の事実で空気静圧ねじの送り精度についても同様の結果
が得られている。なお、図1、図2ともX軸、Y軸スラ
イダ32、22の半ストローク位置がウエハステージ5
やステージ20の倒立位置となるように描いてある。
空気軸受案内(33、38)、Z方向は磁力と空気軸受
力とのバランス浮上式の空気軸受案内である。バランス
浮上式は、一軸当たり唯一の案内面で足りるので、この
分エアパッドも少なくてすむため挟み込み式の浮上案内
に較べて案内精度は若干落ちるがスライダの小型軽量化
に有利である。縦形XYステージと言うかぎりXY方向
の送り精度や高速化が重視される。したがって、Z方向
のみバランス浮上式をとってステージの軽量化を図り位
置決めの高速化や低動力化に対処してある。また、案内
はX軸、Y軸スライダ32、22ともすべて空気軸受、
加えて前述したように送りにも空気静圧ねじを採用して
あり、本発明の縦形XYステージは全空気浮上ステージ
としてある。空気軸受は浮上隙間の均一化効果により部
材の加工精度を一桁上回る案内精度が得られるのは周知
の事実で空気静圧ねじの送り精度についても同様の結果
が得られている。なお、図1、図2ともX軸、Y軸スラ
イダ32、22の半ストローク位置がウエハステージ5
やステージ20の倒立位置となるように描いてある。
【0029】次に、縦形XYステージの動作について説
明する。図2において、ステージ20が実線で示すよう
に水平に倒れた状態ではステージ20上方の空間を利用
してX線マスクやウエハ6の交換ができる。交換後、エ
アシリンダ28を前進駆動させて駆動クラッチ26をY
軸スライダ22の従動クラッチ27に結合させパルスモ
ータ29を回転させれば、その回転がウオーム24およ
びウオームホイール25を介して倒立軸23に伝達され
るため、ステージ20は図1二点鎖線で示すように前方
に回動して直立する。直立した状態で直立ストッパ30
上に設けられた円錐状テーパ穴62(図6(a))にス
テージ20上に設けられた先端が球状をした位置決めピ
ン61が入ってステージ30を位置決めした後、直立ス
テージ30上に設けられた真空吸着パッド30bによっ
てステージ20を真空吸着させれば露光位置は正確に定
まる。この後、エアシリンダ28を後退させれば駆動ク
ラッチ26と従動クラッチ27の結合が解除され、X軸
モータ18を駆動すればX軸スライダ32はX軸ガイド
37に沿ってX軸方向に、Y軸モータ19を駆動すれば
Y軸スライダ22がX軸スライダ32の垂直部32Bに
案内されてY軸方向に動くので、結果としてステージ2
0はXY方向に移動される。なお、縦形XYステージの
移動量はステージ20を倒立させてX線マスクやウエハ
6を交換するためX、Y軸スライダ32、22とも露光
面積分のストロークがあればよいことは言うまでもな
い。
明する。図2において、ステージ20が実線で示すよう
に水平に倒れた状態ではステージ20上方の空間を利用
してX線マスクやウエハ6の交換ができる。交換後、エ
アシリンダ28を前進駆動させて駆動クラッチ26をY
軸スライダ22の従動クラッチ27に結合させパルスモ
ータ29を回転させれば、その回転がウオーム24およ
びウオームホイール25を介して倒立軸23に伝達され
るため、ステージ20は図1二点鎖線で示すように前方
に回動して直立する。直立した状態で直立ストッパ30
上に設けられた円錐状テーパ穴62(図6(a))にス
テージ20上に設けられた先端が球状をした位置決めピ
ン61が入ってステージ30を位置決めした後、直立ス
テージ30上に設けられた真空吸着パッド30bによっ
てステージ20を真空吸着させれば露光位置は正確に定
まる。この後、エアシリンダ28を後退させれば駆動ク
ラッチ26と従動クラッチ27の結合が解除され、X軸
モータ18を駆動すればX軸スライダ32はX軸ガイド
37に沿ってX軸方向に、Y軸モータ19を駆動すれば
Y軸スライダ22がX軸スライダ32の垂直部32Bに
案内されてY軸方向に動くので、結果としてステージ2
0はXY方向に移動される。なお、縦形XYステージの
移動量はステージ20を倒立させてX線マスクやウエハ
6を交換するためX、Y軸スライダ32、22とも露光
面積分のストロークがあればよいことは言うまでもな
い。
【0030】X、Y軸スライダ32、22をXY方向に
動かしてSOR露光を終えた後、ステージ20を前述の
倒立位置に戻してステージ20の直立動作と逆の動作を
実行すれば、ステージ20は図示のように倒れる。倒れ
た後、倒れストッパ31のコイルを励磁すればステージ
20に設けられた不図示の磁性体を吸着するため、直立
位置と同様に水平位置も正確に定められ動作が一巡す
る。
動かしてSOR露光を終えた後、ステージ20を前述の
倒立位置に戻してステージ20の直立動作と逆の動作を
実行すれば、ステージ20は図示のように倒れる。倒れ
た後、倒れストッパ31のコイルを励磁すればステージ
20に設けられた不図示の磁性体を吸着するため、直立
位置と同様に水平位置も正確に定められ動作が一巡す
る。
【0031】なお、本発明ではL字形に形成されたX軸
スライダを主要な構成要素として説明したが、X軸サブ
スライダやY軸サブスライダをも加えた形状はロ形に近
い。したがって、主要構造をL字形に限定するものでは
ない。また、ステージ20を倒立式で示したが、倒立軸
23が一本かつ平行に限られるものではなく、垂直かつ
2本連動しての駆動であれば、両開き開閉ドア式になる
し、倒立についても同様のことが可能である。また、案
内や送りねじに空気軸受を用いたのは縦形XYステージ
のみでSOR露光装置に要求される最終精度を確保せん
がためで、精度がさほど必要なければ転がり式のボール
案内やボールねじを用いても構成でき、極端な場合は空
気静圧ねじの代わりにリニアモータを採用でき、これに
限るものではない。さらに、X線マスクやウエハの逐次
交換が縦形XYステージのストロークを増さず実現でき
ることを示したが、X線マスクやウエハでなくても同様
な逐次交換が可能であることも言うまでもない。加え
て、X、Y軸スライダ32、22の送りねじ13、16
はステージ20とX軸ガイド、並びにY軸ガイド、すな
わちX軸スライダ32の垂直部32Bとの中間に位置さ
せるとXY平面内において重心点近傍の駆動を実現でき
るが、送りねじの位置はこれに限られるものではなく、
ガイドと平行であれば中間点以外でもよいことは言うま
でもない。ステージ20の倒立位置の固定に球形の位置
決めピン61とテーパ穴62を用いたが、球と平面、テ
ーパや円筒の軸と穴等々、様々な組み合わせがあるし、
位置決めピン61も一箇所としたが、複数個でも何等差
し支えない。真空や磁力による着脱固定で示したが、静
電力でもよいことは言うまでもない。また、ステージ2
0の倒立では、ねじりコイルばね20aで重力モーメン
ト差を低減したが、ステージ20の回転につれてばねが
撓み変形するようにすればねじりコイルばねでなくて
も、例えば単なる板ばね、あるいは、引張りや圧縮式の
コイルばねでも容易に実現できることも言うまでもな
い。加えて、連結板41の切欠き41bも、コの字で示
したが、V字、U字等が容易に想像され、これに限るも
のではない。
スライダを主要な構成要素として説明したが、X軸サブ
スライダやY軸サブスライダをも加えた形状はロ形に近
い。したがって、主要構造をL字形に限定するものでは
ない。また、ステージ20を倒立式で示したが、倒立軸
23が一本かつ平行に限られるものではなく、垂直かつ
2本連動しての駆動であれば、両開き開閉ドア式になる
し、倒立についても同様のことが可能である。また、案
内や送りねじに空気軸受を用いたのは縦形XYステージ
のみでSOR露光装置に要求される最終精度を確保せん
がためで、精度がさほど必要なければ転がり式のボール
案内やボールねじを用いても構成でき、極端な場合は空
気静圧ねじの代わりにリニアモータを採用でき、これに
限るものではない。さらに、X線マスクやウエハの逐次
交換が縦形XYステージのストロークを増さず実現でき
ることを示したが、X線マスクやウエハでなくても同様
な逐次交換が可能であることも言うまでもない。加え
て、X、Y軸スライダ32、22の送りねじ13、16
はステージ20とX軸ガイド、並びにY軸ガイド、すな
わちX軸スライダ32の垂直部32Bとの中間に位置さ
せるとXY平面内において重心点近傍の駆動を実現でき
るが、送りねじの位置はこれに限られるものではなく、
ガイドと平行であれば中間点以外でもよいことは言うま
でもない。ステージ20の倒立位置の固定に球形の位置
決めピン61とテーパ穴62を用いたが、球と平面、テ
ーパや円筒の軸と穴等々、様々な組み合わせがあるし、
位置決めピン61も一箇所としたが、複数個でも何等差
し支えない。真空や磁力による着脱固定で示したが、静
電力でもよいことは言うまでもない。また、ステージ2
0の倒立では、ねじりコイルばね20aで重力モーメン
ト差を低減したが、ステージ20の回転につれてばねが
撓み変形するようにすればねじりコイルばねでなくて
も、例えば単なる板ばね、あるいは、引張りや圧縮式の
コイルばねでも容易に実現できることも言うまでもな
い。加えて、連結板41の切欠き41bも、コの字で示
したが、V字、U字等が容易に想像され、これに限るも
のではない。
【0032】いずれにしてもL字形に形成されたX軸ス
ライダ32の水平部32Aをスライダ本体とし、垂直部
32BをY軸スライダ22の案内とした縦形XYステー
ジにおいて、水平部と垂直部によって囲まれた空間部分
にY軸スライダ22に倒立軸または開閉軸を介して結合
したステージ20を設け、このステージ20の回転を利
用して縦形XYステージに対する物体の供給回収を実施
する本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更し得るも
のである。
ライダ32の水平部32Aをスライダ本体とし、垂直部
32BをY軸スライダ22の案内とした縦形XYステー
ジにおいて、水平部と垂直部によって囲まれた空間部分
にY軸スライダ22に倒立軸または開閉軸を介して結合
したステージ20を設け、このステージ20の回転を利
用して縦形XYステージに対する物体の供給回収を実施
する本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更し得るも
のである。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る縦形X
Yステージによれば、X方向の移動ストロークがウエハ
の露光面積分だけでよく、図3に示した従来装置に較
べ、この分だけX軸スライダの案内や送りねじの長さを
短縮することができる。これは構成部材の加工精度を高
め、結果として縦形XYステージの送り精度を高める利
点に加え、装置幅も短縮できSOR光軸に直交する水平
面内周囲の放射方向に多数の装置を設置できる利点、並
びにマスクステージやウエハステージとがすれ違うこと
がないので装置の組立調整や保守の際の事故に対し安全
性が高い利点等様々な効果を生む。また、ステージを倒
立させる駆動機構を縦形XYステージ上に搭載せず、X
Y方向ストロークの定位置に別置きして動力をクラッチ
手段を介して伝達する方式は、駆動機構をステージ上に
搭載する方式に較べステージへの重量負荷を軽減できる
利点に加え、倒立位置を限定できるので縦形XYステー
ジの背面、すなわちステージの倒れる方向の空間を別途
利用できる利点を有する。また、倒立機構におけるねじ
りコイルばねの付加はモーメント力を低減し機構を小型
・軽量化させるが、結果として動作の高速化も併せて達
成できる効果がある。また、薄い片持ちはり式の吸着パ
ッドによる直立位置の固定は、薄い膜が自動的に相対す
る吸着面に吸い付いて気密にするため、吸着面の精度が
少々悪くても、吸着面間に隙間があっても、薄い膜が相
手面に倣って気密にするため、きわめて強力な吸着力が
得られ、結果として真空排気系の低動力化はもちろん、
直立位置を強固に維持する効果がある。加えて、Z字切
欠き付の連結板は機構の組立誤差、部材の熱膨張やY軸
ステージ重量の懸架に伴う寸法変化等の悪影響を縦形X
Yステージの主機能であるXY軸に伝達しない効果があ
る。また、L字形に形成されたX軸スライダの水平部を
スライダ本体、垂直部をY軸スライダの案内とし、水平
部と垂直部によって囲まれた空間部分にY軸スライダと
ステージを搭載しているので、例えばX線マスクやウエ
ハの移送を容易にしたような利点を生むことはもちろ
ん、搭載機構と水平部または垂直部との中間にある重心
点に送りねじを配置でき、X軸スライダやY軸スライダ
を揺動させない重心点近傍の駆動を実現できる。さらに
また、渦巻きばねを用いた定力機構はY軸スライダの上
下動に伴うモータの正逆転負荷を均等化する利点を有す
ることは勿論、ワイヤの経路をプーリの位置や傾きで自
由に設計できる利点があり、重量配分や重心点の吊り合
わせ等が容易になる利点もあり、結果として重心点駆動
が実現できるため微細な位置決め制御に効果がある。な
お、案内や送りねじを空気軸受とした全静圧浮上方式を
用いると、空気軸受は部材の加工精度を一桁上回る送り
精度が得られるためSOR露光に求められる最終精度を
縦形XYステージのみで実現できる利点があり、またX
Y方向は挟み込み式の空気軸受、XY面に直交するZ方
向には空気軸受圧と磁石の吸引力とをバランスさせる空
気軸受を採用し、背反する要求である送りの高精度化と
小型、軽量化とを両立させる効果、あるいは空気軸受に
特有の軸受隙間の平均化、無摩擦、長寿命、クリーン等
の特徴も位置決め精度や装置の運用に様々の効果がある
ものである。
Yステージによれば、X方向の移動ストロークがウエハ
の露光面積分だけでよく、図3に示した従来装置に較
べ、この分だけX軸スライダの案内や送りねじの長さを
短縮することができる。これは構成部材の加工精度を高
め、結果として縦形XYステージの送り精度を高める利
点に加え、装置幅も短縮できSOR光軸に直交する水平
面内周囲の放射方向に多数の装置を設置できる利点、並
びにマスクステージやウエハステージとがすれ違うこと
がないので装置の組立調整や保守の際の事故に対し安全
性が高い利点等様々な効果を生む。また、ステージを倒
立させる駆動機構を縦形XYステージ上に搭載せず、X
Y方向ストロークの定位置に別置きして動力をクラッチ
手段を介して伝達する方式は、駆動機構をステージ上に
搭載する方式に較べステージへの重量負荷を軽減できる
利点に加え、倒立位置を限定できるので縦形XYステー
ジの背面、すなわちステージの倒れる方向の空間を別途
利用できる利点を有する。また、倒立機構におけるねじ
りコイルばねの付加はモーメント力を低減し機構を小型
・軽量化させるが、結果として動作の高速化も併せて達
成できる効果がある。また、薄い片持ちはり式の吸着パ
ッドによる直立位置の固定は、薄い膜が自動的に相対す
る吸着面に吸い付いて気密にするため、吸着面の精度が
少々悪くても、吸着面間に隙間があっても、薄い膜が相
手面に倣って気密にするため、きわめて強力な吸着力が
得られ、結果として真空排気系の低動力化はもちろん、
直立位置を強固に維持する効果がある。加えて、Z字切
欠き付の連結板は機構の組立誤差、部材の熱膨張やY軸
ステージ重量の懸架に伴う寸法変化等の悪影響を縦形X
Yステージの主機能であるXY軸に伝達しない効果があ
る。また、L字形に形成されたX軸スライダの水平部を
スライダ本体、垂直部をY軸スライダの案内とし、水平
部と垂直部によって囲まれた空間部分にY軸スライダと
ステージを搭載しているので、例えばX線マスクやウエ
ハの移送を容易にしたような利点を生むことはもちろ
ん、搭載機構と水平部または垂直部との中間にある重心
点に送りねじを配置でき、X軸スライダやY軸スライダ
を揺動させない重心点近傍の駆動を実現できる。さらに
また、渦巻きばねを用いた定力機構はY軸スライダの上
下動に伴うモータの正逆転負荷を均等化する利点を有す
ることは勿論、ワイヤの経路をプーリの位置や傾きで自
由に設計できる利点があり、重量配分や重心点の吊り合
わせ等が容易になる利点もあり、結果として重心点駆動
が実現できるため微細な位置決め制御に効果がある。な
お、案内や送りねじを空気軸受とした全静圧浮上方式を
用いると、空気軸受は部材の加工精度を一桁上回る送り
精度が得られるためSOR露光に求められる最終精度を
縦形XYステージのみで実現できる利点があり、またX
Y方向は挟み込み式の空気軸受、XY面に直交するZ方
向には空気軸受圧と磁石の吸引力とをバランスさせる空
気軸受を採用し、背反する要求である送りの高精度化と
小型、軽量化とを両立させる効果、あるいは空気軸受に
特有の軸受隙間の平均化、無摩擦、長寿命、クリーン等
の特徴も位置決め精度や装置の運用に様々の効果がある
ものである。
【図1】本発明に係る縦形XYステージの一実施例を示
す一部破断分解斜視図である。
す一部破断分解斜視図である。
【図2】主要構成部材の分解斜視図である。
【図3】ステージを水平方向に開閉させるようにした例
を示す図である。
を示す図である。
【図4】倒立式ステージにおける重力による影響を説明
する図である。
する図である。
【図5】(a)、(b)はステージの真空吸着機構を示
す図である。
す図である。
【図6】(a)、(b)はX軸スライダとX軸サブスラ
イダとを連結する連結板の斜視図である。
イダとを連結する連結板の斜視図である。
【図7】X軸スライダの浮上機構を示す図である。
【図8】縦形XYステージの従来例を示す斜視図であ
る。
る。
1 SOR光 3 X線マスク 4 マスクステージ 5 ウエハステージ 6 ウエハ 18 X軸駆動モータ 19 Y軸駆動モータ 22 Y軸スライダ 23 倒立軸 29 パルスモータ 32 X軸スライダ 48 定力機構 48a 渦巻きばね 49 巻取りドラム
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−181522(JP,A) 実開 平2−42426(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16
Claims (3)
- 【請求項1】 水平方向に並進可能なX軸スライダと、
このX軸スライダに取り付けられかつ垂直方向に並進可
能なY軸スライダと、このY軸スライダに取り付けられ
かつ所定のウエハを載置可能とするステージとを備え、
前記ステージは、所定の倒立軸または開閉軸により、倒
立自在または開閉自在な状態で前記Y軸スライダに連結
されていることを特徴とするSOR露光用縦形XYステ
ージ。 - 【請求項2】 請求項1記載のSOR露光用縦形XYス
テージにおいて、前記ステージを倒立または開閉させる
駆動モータを縦形XYステージが設けられる装置固定部
側に配設し、この駆動モータの回転をXY方向ストロー
クの定位置で前記ステージにクラッチ手段を介して伝達
するようにしたことを特徴とするSOR露光用縦形XY
ステージ。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のSOR露
光用縦形XYステージにおいて、前記X軸スライダの垂
直部上方にプーリを、下方に渦巻きばねを用いた巻き取
りドラムをそれぞれ設け、前記Y軸スライダと巻き取り
ドラムを前記プーリを介してワイヤで連結し、前記Y軸
スライダにかかる重量と巻き取りドラムのトルクとを前
記渦巻きばねによってバランスさせるようにしたことを
特徴とするSOR露光用縦形XYステージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04086613A JP3084418B2 (ja) | 1991-03-22 | 1992-03-11 | Sor露光用縦形xyステージ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-81125 | 1991-03-22 | ||
JP8112591 | 1991-03-22 | ||
JP04086613A JP3084418B2 (ja) | 1991-03-22 | 1992-03-11 | Sor露光用縦形xyステージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05102011A JPH05102011A (ja) | 1993-04-23 |
JP3084418B2 true JP3084418B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=26422170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04086613A Expired - Fee Related JP3084418B2 (ja) | 1991-03-22 | 1992-03-11 | Sor露光用縦形xyステージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3084418B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6211945B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-04-03 | Orc Technologies, Inc. | Apparatus and method for exposing substrates |
US6621553B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-09-16 | Perkinelmer, Inc. | Apparatus and method for exposing substrates |
JP5141191B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2013-02-13 | 日本精工株式会社 | 縦型位置決めテーブル |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP04086613A patent/JP3084418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05102011A (ja) | 1993-04-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |