JP3553350B2 - XY stage - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、XYステージに係り、特に光リソグラフィのための描画装置等の半導体製造装置や半導体検査装置等の試料を載置するのに用いて好適な、精密な位置決めを行うことのできるXYステージに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造装置や検査装置等においては、その試料を通常XYステージに載置して、その処理や観察等を行っている。
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離も狭くなりつつある。特に0.5μm以下の光リソグラフィの場合、ステッパーの結像点を高精度に位置決めする必要があるが、しかも高速で移動位置決めをしないとスループットにも影響する。
【0003】
しかしながら、従来のXYステージは、設置台に置かれたアクチュエータ、例えば、サーボモータにより、ボールネジ等を介して、X方向或いはY方向のフィードバック制御等により、試料を載置したテーブルが位置決め制御されていた。このように、機械的摩擦がある機構では、高速且つ高精度の位置合わせには必ずしも十分なものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、スキャンタイプのステッパでは、XYステージを高速、高精度且つスムーズに移動させる必要がある。このように、半導体製造装置等においては、XYステージ上の測定対象物、加工対象物等の搭載物を高速且つ高精度に位置決めする必要性がますます要求されている。電子顕微鏡でも同様であり、サブミクロンオーダの位置決めを、精度よく、且つ高速に行うことができることが望まれている。
【0005】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、微細な位置決め動作を安定に且つ高速に行うことができるXYステージを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のXYステージは、搭載物を載置する上板と、下板と、該上板及び下板の四隅を結合した支柱とからなるステージと、前記ステージの下板に対面する磁極面を有して前記ステージを浮上支持する浮上用電磁石と、前記上板の下面に設けられたリニアモータの可動子に対面して前記ステージをXY方向に非接触で位置決めするリニアモータ固定子とを備えたことを特徴とする。
【0007】
上述した本発明によれば、搭載物を載置するステージを浮上用電磁石により浮上支持し、XY方向の位置決め動作を同様にリニアモータにより非接触で行うことから、安定に且つ高速にステージの搭載物の位置決め動作を行うことができる。これにより電子顕微鏡等においては、高倍率の観察を安定に行うことが可能となり、又半導体製造装置等においては微細な位置合わせを精度よく行うことができる。従って、例えば半導体製品の製造歩留まり等に良好な影響をもたらすことができる。
【0008】
また、前記ステージ下板と浮上用電磁石との相対変位を検出する変位センサと、該変位センサの信号に基づいて浮上用電磁石の磁力を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。これにより、フィードバック制御が可能となり、Z方向等の目標浮上位置にステージを位置決めすることができる。
【0009】
また、前記ステージのXY方向位置を検出する位置センサと、該位置センサの信号に基づいて、前記リニアモータを駆動して前記ステージを位置決めする制御回路とを備えたことを特徴とする。これにより、同様に高精度のX,Y方向等の位置決めが可能となる。
【0010】
また、前記浮上用電磁石と、リニアモータとはそれぞれが隔壁によって密閉されていることを特徴とする。これにより、真空等の高清浄度雰囲気下においても、使用が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態のXYステージを示す。このXYステージ11においては、試料を載置する上板11aと下板11bとがそれぞれの四隅を支柱11cにより結合されて構成されている。上板11aの上面には例えば半導体ウエハ等の搭載物12が戴置される。ステージ11は、固定脚13aにより支持された固定基台13の電磁石により非接触で浮上支持されると共に、X,Y方向に同様にリニアモータにより非接触で駆動され、位置決め制御される。
【0013】
図2は、このXYステージの立面図である。固定基台13の下面には、その四隅に浮上用電磁石14を備えている。この浮上用電磁石14の磁極面は、ステージ11の下板11bに対面しており、磁性体プレートである下板11bに磁気吸引力を及ぼすことで、ステージ11を非接触浮上支持する。
【0014】
それぞれの電磁石14の略中央部には変位センサを備え、磁性体プレートからなる下板11bとの間隔が計測され、図3に示すようにこの変位信号に基づいて、図7のz,α,βの3自由度を制御回路により浮上用電磁石14を励磁して制御し、下板11b、ひいては搭載物12が戴置されたステージ11の全体を所定の目標浮上位置に浮上支持する。
【0015】
図4に示すように、固定基台13の上面にはリニアモータの固定子15aを備えている。そして、ステージ11の上板11aの下面にはリニアモータ用の可動子15bを備えている。この可動子15bは、例えば櫛の歯状の凹凸面を有する磁性材からなり、この凹凸面を有する磁極に対して固定基台13のリニアモータ固定子15aが図7のX方向、Y方向に磁気吸引力を及ぼすことで、ステージ11を移動させて位置決めする。図5に示すように固定基台13を固定しているベースにはレーザ干渉計17aを備え、ステージ11の上板11aにレーザ干渉計用のミラー17bを備え、レーザビームBによりその精密な位置を検出する。従って、レーザ干渉計17aはミラー17bの図7のX,Y及びγ方向の位置信号を検出し、図6に示すように制御回路によりリニアモータの1次側15aを制御することにより、目標位置にステージ11を移動させることができる。
【0016】
これによりステージ11は浮上用電磁石14の磁気吸引力により浮上支持されつつ、リニアモータ15a,15bにより、X,Y方向の任意の位置にステージ11を駆動することにより、非接触で位置決め制御することができる。このように、このXYステージにおいては、位置決め制御が非接触で電磁的に行われるので、従来のギア等のメカニカルな機構を用いることなく、精密な且つ高速な位置決め動作が可能となる。
【0017】
また、このXYステージにおいては、固定基台13、モータ固定子(1次側)15a、浮上用電磁石14、変位センサ等はそれぞれキャンにより封止されている。従って、これらがキャン等の隔壁によって密閉されることで、真空雰囲気等の極めて清浄度の高い環境においても、ガスの発生等による高い清浄度の要求される搭載物に対する汚染等を防止することができる。
【0018】
尚、上述した説明においては、固定基台下面に設けた浮上用電磁石14により、ステージ11の下板11bを磁気吸引力により懸垂保持する構成としたが、下板11bをアルミ板等により構成し、その下側に交番磁界を生成する電磁石の磁極面を配置することで、反発浮上支持するようにしてもよい。また、上板11aの下面にアルミ板等の金属板を配置することで、リニア誘導モータの可動子(2次側)とし、固定基台13に固定された電磁石15aをリニア誘導モータの固定子(1次側)として、これにより駆動するようにしてもよい。
【0019】
又、ステージ上板の下面に可動子の永久磁石を有し、固定基台13に固定子のコイルを配置したリニア直流モータでステージを駆動してもよい。
【0020】
更に又、ステージの上板に搭載物を載置する支持台を更に備え、この支持台を圧電素子等のアクチュエータで移動制御するようにしてもよい。これにより、リニアパルスモータを用いてラフな位置合わせを行い、更に圧電素子等のアクチュエータにより微細な位置合わせを行うこともできる。このように本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能である。
【0021】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明のXYステージによれば、ステージを非接触で浮上支持しつつ、X,Y方向に任意に位置決めが可能である。従って、高精度で且つ高速応答性に優れたXYステージを実現することができ、これにより半導体製造装置、或いは検査機器等の微細な位置決めを要する機器のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のXYステージの斜視図。
【図2】図1に示すXYステージの立面図。
【図3】磁気浮上制御系のブロック図。
【図4】固定基台を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A’断面図。
【図5】ステージの移動制御を示す説明図。
【図6】リニアモータによるステージの位置制御系のブロック図。
【図7】ステージの運動方向を示す図。
【符号の説明】
11 ステージ
11a 上板
11b 下板(磁性材プレート)
11c 支柱
12 搭載物
13 固定基台
14 浮上用電磁石
15a リニアモータ固定子(1次側)
15b リニアモータ可動子(2次側)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an XY stage, and particularly to an XY stage capable of performing precise positioning suitable for mounting a sample such as a semiconductor manufacturing apparatus such as a drawing apparatus for optical lithography or a semiconductor inspection apparatus. About.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor manufacturing apparatus, an inspection apparatus, or the like, the sample is usually placed on an XY stage, and processing, observation, and the like are performed.
In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has increased, circuit wiring has become finer, and the distance between wirings has been decreasing. In particular, in the case of optical lithography of 0.5 μm or less, it is necessary to position the imaging point of the stepper with high precision.
[0003]
However, in the conventional XY stage, the positioning of the table on which the sample is mounted is controlled by feedback control in the X direction or Y direction via a ball screw or the like by an actuator placed on a mounting table, for example, a servomotor. Was. Thus, a mechanism having mechanical friction is not always sufficient for high-speed and high-accuracy alignment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in the case of a scan type stepper, it is necessary to move the XY stage smoothly at high speed, with high accuracy, and smoothly. As described above, in a semiconductor manufacturing apparatus and the like, there is an increasing demand for a high-speed and high-accuracy positioning of a mounted object such as a measurement target and a processing target on an XY stage. The same applies to electron microscopes, and it is desired that positioning on the order of submicrons can be performed accurately and at high speed.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an XY stage that can perform a fine positioning operation stably and at high speed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The XY stage of the present invention includes an upper plate on which a load is placed, a lower plate, a stage including a column connecting four corners of the upper plate and the lower plate, and a magnetic pole surface facing the lower plate of the stage. A levitation electromagnet for levitation supporting the stage, and a linear motor stator for positioning the stage in the XY directions in a non-contact manner facing a mover of a linear motor provided on a lower surface of the upper plate. It is characterized by having.
[0007]
According to the present invention described above, the stage on which the object is placed is levitated and supported by the levitating electromagnet, and the positioning operation in the X and Y directions is similarly performed without contact by the linear motor, so that the stage can be stably and quickly mounted. An object positioning operation can be performed. This makes it possible to stably perform high-magnification observation in an electron microscope or the like, and to perform fine positioning with high accuracy in a semiconductor manufacturing apparatus or the like. Therefore, a favorable effect can be exerted on, for example, the production yield of semiconductor products.
[0008]
Further, a displacement sensor for detecting a relative displacement between the stage lower plate and the electromagnet for levitating, and a control circuit for controlling a magnetic force of the electromagnet for levitating based on a signal from the displacement sensor are provided. As a result, feedback control becomes possible, and the stage can be positioned at a target floating position in the Z direction or the like.
[0009]
Further, a position sensor for detecting a position of the stage in the X and Y directions and a control circuit for positioning the stage by driving the linear motor based on a signal from the position sensor are provided. This also enables highly accurate positioning in the X and Y directions and the like.
[0010]
The floating electromagnet and the linear motor are each hermetically sealed by a partition. Thereby, it can be used even in a high cleanliness atmosphere such as a vacuum.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
FIG. 1 shows an XY stage according to an embodiment of the present invention. In the
[0013]
FIG. 2 is an elevation view of the XY stage. The lower surface of the
[0014]
A displacement sensor is provided at a substantially central portion of each of the
[0015]
As shown in FIG. 4, on the upper surface of the
[0016]
Thus, while the
[0017]
In the XY stage, the fixed
[0018]
In the above description, the
[0019]
Further, the stage may be driven by a linear DC motor having a permanent magnet of a mover on the lower surface of the upper plate of the stage and a coil of the stator arranged on a fixed
[0020]
Further, the stage may further include a support for mounting the object on the upper plate, and the movement of the support may be controlled by an actuator such as a piezoelectric element. Thus, rough positioning can be performed using a linear pulse motor, and fine positioning can be performed using an actuator such as a piezoelectric element. Thus, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the XY stage of the present invention, the stage can be arbitrarily positioned in the X and Y directions while being levitated and supported in a non-contact manner. Therefore, it is possible to realize an XY stage with high accuracy and excellent high-speed response, thereby improving the throughput of a device requiring fine positioning such as a semiconductor manufacturing device or an inspection device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an XY stage according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an elevation view of the XY stage shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram of a magnetic levitation control system.
4A and 4B are views showing a fixed base, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing movement control of a stage.
FIG. 6 is a block diagram of a stage position control system using a linear motor.
FIG. 7 is a diagram showing a movement direction of a stage.
[Explanation of symbols]
11
15b Linear motor mover (secondary side)
Claims (4)
前記ステージの下板に対面する磁極面を有して、前記ステージを浮上支持する浮上用電磁石と、前記上板の下面に設けられたリニアモータの可動子に対面して前記ステージをXY方向に非接触で位置決めするリニアモータ固定子とを備えたことを特徴とするXYステージ。An upper plate on which the mounted object is placed, a lower plate, and a stage including a column connecting the four corners of the upper plate and the lower plate,
A levitation electromagnet having a magnetic pole surface facing the lower plate of the stage, and a levitation electromagnet for levitation supporting the stage, and moving the stage in the XY directions facing a movable element of a linear motor provided on the lower surface of the upper plate. An XY stage comprising: a linear motor stator that performs non-contact positioning.
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