JPH10105241A - ステージ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージの位置決め後、振動等によりステー
ジが微小変位することを防止し、ステージを所定位置に
保持すること。 【解決手段】 Ｘステージ１ａはサーボモータ５ｂによ
りＸ方向駆動され、Ｘステージ１ａ上にローラガイド１
３を介して取り付けられたＹステージ１ｂはサーボモー
タ５ａによりＹ方向に駆動される。Ｘステージ１ａおよ
びＹステージ１ｂには板バネ１１ａ，１１ｂが取り付け
られており、またベース基板１０、およびＸステージ１
ａ上には上記板バネ１１ａ，１１ｂを吸着する吸着機構
１２ａ，１２ｂが取り付けられている。サーボモータ５
ａ，５ｂを駆動してＸステージ１ａ，Ｙステージ１ｂを
位置決め後、吸着機構１２ａ，１２ｂにより板バネ１１
ａ，１１ｂを吸着し、Ｘステージ１ａ，Ｙステージ１ｂ
を固定する。これにより、Ｘステージ１ａ，Ｙステージ
１ｂの微小変位を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】半導体装置やプリント基板、
ＬＣＤ（液晶画面）の生産等のため露光装置が使用され
る。本発明は上記した露光装置等に使用されるステージ
装置に関し、さらに詳細には、上記ステージ装置におい
て、ステージの位置決め後、振動等によるステージの位
置ずれを防止するための固定機構を備えたステージ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記した露光装置等においては、露光前
にマスクとワークに設けられたアライメント・マークを
用いて位置合わせを行っている。上記位置合わせ時のマ
スクまたはワークの移動は、マスクおよびワークの少な
くとも一方を高精度な位置決めステージ上に搭載し、こ
の高精度位置決めステージを駆動することにより実現さ
れる。

【０００３】図５は上記した高精度位置決めステージの
概略構成を示す図である。同図では、簡単化するためス
テージを一方向（同図矢印）に移動させる駆動機構のみ
を示しているが、通常、ステージを少なくとも互いに直
交する２方向に移動させる駆動機構が設けられる。同図
において、１はステージであり、ステージ１はベース基
板（図示せず）上にローラガイド（図示せず）等の直線
移動機構を介して移動可能に取り付けられている。２は
上記ステージ１に取り付けられたハウジング固定部材で
あり、ハウジング固定部材２には、内部に硬球を有する
ハウジング３が固定されており、ハウジング３はボール
ネジ４と係合している。このため、ボールネジ４を回転
させると、ハウジング固定部材２に取り付けられたステ
ージ１は同図矢印方向に移動する。

【０００４】５はサーボモータ、６はエンコーダであ
り、エンコーダ６の回転軸とサーボモータ５の回転軸が
接続されており、エンコーダ６によりサーボモータの回
転量を検出することができる。また、サーボモータ５は
サーボモータ固定部材７により図示しないベース基板に
固定されている。ステージ１を移動させるには、エンコ
ーダ６によりサーボモータ５の回転量を検出しながら、
所定回転数サーボモータ５を回転させる。これにより、
ステージ１はサーボモータの回転数に対応した所定量だ
け移動する。

【０００５】ボールネジ４とハウジング３間のバックラ
ッシュ等によるガタつきを抑制するため、ハウジング３
内に設けられた硬球によりボールネジ４は予圧されてい
る。すなわち、図６に示すように、ハウジング３内に設
けられた球の直径Ｒとハウジング３とボールネジ４で形
成される空間の径ｒを、Ｒ＞ｒとすることによりハウジ
ング３と球との隙間を無くすことができ（予圧がかか
る）、上記ガタを抑制することができる。

【０００６】上記ステージ装置を備えた露光装置等は、
内部に搬送ロボット等の動作を伴うユニットを備えてい
る場合が多く、上記搬送ロボット等の動作により装置全
体が振動する。また、設置場所の床面よりある程度振動
を受ける。このような振動により、図５に示したステー
ジ装置にはある程度の加速度が作用し、ステージ１は
（ステージの質量）×（加速度）に相当する外力を受け
る。このため、前記したように硬球を予圧することによ
りボールネジ４のガタつきを抑制した状態であっても、
上記外力によりステージ１には例えば±１μｍ以下の微
小変位が発生する。上記のような微小変位が発生する
と、線幅が１０μｍ以下の露光を行う際、不具合が生ず
る。

【０００７】そこで、従来においては、図７に示すよう
にハウジング固定部材２とサーボモータ固定部材７間に
スプリング等の弾性部材を設け、ガタつきの防止を図っ
ていた。図７において、８はスプリングであり、スプリ
ング８によりハウジング固定部材２とサーボモータ固定
部材７に外力を与え上記ガタを解消する。上記のような
構成の場合、スプリング８によりハウジング固定部材２
に外力が加わるので、このままではステージ１が移動し
てしまう。そこで、ステージ１が停止しているときもエ
ンコーダ６による検出値が一定になるように常にサーボ
モータ５をフィードバック制御し、所定位置を維持する
必要がある。

【０００８】この場合、上記のようにサーボモータ５を
フィードバック制御しているので、サーボモータ５とし
てパルスモータを用いた場合、ステージ１はパルスモー
タの±１パルス分だけ常に振動する。すなわち、前記し
たハウジング３内の硬球によってボールネジ４を予圧し
た場合に比べ幾分変位量は小さいものの、ステージ１の
微小変位が発生する。その値は、例えば±０．１μｍ〜
±１μｍ程度であり、図５の場合と同様、線幅１０μｍ
以下の露光を行うときは問題となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６に示したようにハ
ウジング３内の硬球を予圧しても、ボールネジ４のガタ
つきを完全に解消することができず、ステージ１には、
振動等により微小変位が発生する。また、図７に示した
ようにスプリングにより外力を与えても、パルスモータ
の±１パルス分の振動が発生し、ステージ１を完全に所
定値に維持することはできない。

【００１０】本発明は上記した従来技術の問題点を解消
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、従来のステージ装置に簡単な機構を付加するだけ
で、振動等によるステージの微小変位を防止することが
できるステージ装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ステージ装置において、ステージに板状
の弾性体を取り付けるとともに、該弾性体を吸着し、ス
テージの移動を抑止する吸着部材を設け、上記駆動機構
によりステージを所定位置まで移動させたのち、上記吸
着機構によって上記弾性体を吸着してステージを固定す
るように構成したものである。本発明においては、上記
構成としたので、ステージが振動等により微小変位する
のを防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例のス
テージ装置の外観図、図２は図１のステージ装置を上面
から見た図であり、同図はステージがＸ（同図の矢印Ｘ
方向），Ｙ（同図の矢印Ｙ方向）方向に移動するステー
ジ装置の構成を示している。図１において、１０はベー
ス基板であり、ベース基板１０の上にローラガイド１４
を介してＸステージ１ａが取り付けられており、さらに
Ｘステージ１ａの上にローラガイド１３を介してＹステ
ージ１ｂが取り付けられている。このため、Ｘステージ
１ａはベース基板１０に対して同図Ｘ方向に移動可能で
あり、また、Ｙステージ１ｂはＸステージ１ａに対して
同図Ｙ方向に移動可能である。

【００１３】Ｘステージ１ａ、Ｙステージ１ｂには図２
に示すように、ハウジング固定部材２ａ，２ｂが取り付
けられており、ハウジング固定部材２ａ，２ｂには、内
部に硬球を有するハウジング３ａ，３ｂが固定されてお
り、ハウジング３ａ，３ｂはボールネジ４ａ，４ｂと係
合している。ベース基板１０上にはサーボモータ５ｂお
よびエンコーダ６ｂが取り付けられている。また、Ｘス
テージ１ａ上にはサーボモータ５ａおよびエンコーダ６
ａが取り付けられている。

【００１４】ボールネジ４ａ，４ｂはサーボモータ５
ａ，５ｂにより駆動され、サーボモータ５ａが回転する
と、Ｙステージ１ｂがＹ方向に移動し、また、サーボモ
ータ５ｂが回転するとＸステージ１ａがＸ方向に移動
し、Ｘステージ１ａ上に取り付けられたＹステージ１ｂ
もＸ方向に移動する。１１ａはＸステージ１ａに取り付
けられた板バネ、１１ｂはＹステージ１ｂに取り付けら
れた板バネ、１２ａ、１２ｂはそれぞれ上記板バネ１１
ａ，１１ｂを吸着する吸着機構であり、板バネ１１ａ，
１１ｂ、吸着機構１２ａ，１２ｂにより本発明のステー
ジ固定機構を構成している。

【００１５】図３は吸着機構１２ａ，１２ｂの断面図で
あり、吸着機構１２ａ，１２ｂは内部に真空用管路１５
を有しており、図示しない真空源から吸着機構１２ａ，
１２ｂに真空が供給されていないとき、図３（ａ）に示
すように吸着機構１２ａ，１２ｂと板バネ１１ａ，１１
ｂは離れており、吸着機構１２ａ，１２ｂに真空が供給
されると、図３（ｂ）に示すように吸着機構１２ａ，１
２ｂは板バネ１１ａ，１１ｂを吸着し、板バネ１１ａ，
１１ｂが移動できないように固定する。

【００１６】次に図１，図２に示した本実施例のステー
ジ装置による位置合わせ（アライメント）について説明
する。 （１）ステージ装置に被処理物を載置し、図示しないア
ライメント用顕微鏡により被処理物上に印されたアライ
メント・マークを観察し、該アライメント・マークが所
定位置に来るように、サーボモータ５ａ，５ｂを駆動し
てＸステージ、Ｙステージを移動させる。 （２）Ｘステージ、Ｙステージの位置合わせが終わった
ら、吸着機構１２ａ，１２ｂに真空を供給して板バネ１
１ａ，１１ｂを吸着し、Ｘステージ１ａ、Ｙステージ１
ｂを固定する。

【００１７】（３）図示しないアライメント顕微鏡によ
り被処理物上に印されたアライメント・マークを再度観
察し、位置合わせ精度を確認する。そして、アライメン
ト位置にずれがなければ、図示しないマスクを介して露
光光照射装置からステージ２１上に載置された被処理物
に露光光を照射し、露光処理等を行う。 （４）上記（３）において、アライメント・マークを観
察したときアライメント・マークの位置がずれていた
ら、吸着機構１２ａ，１２ｂへの真空の供給を解除し
て、板バネ１１ａ，１１ｂをフリーにして、再度、位置
合わせを行う。 （５）位置合わせ後、吸着機構１２ａ，１２ｂに真空を
供給して板バネ１１ａ，１１ｂを吸着し、Ｘステージ１
ａ、Ｙステージ１ｂを固定する。そして、アライメント
位置にずれがなければ、上記したように露光処理等を行
う。

【００１８】以上のように本実施例においては、Ｘステ
ージ１ａ，Ｙステージ１ｂに板バネ１１ａ，１１ｂを取
り付け、位置合わせ後、吸着機構１２ａ，１２ｂにより
板バネ１１ａ，１１ｂを吸着し、Ｘステージ１ａ，Ｙス
テージ１ｂを固定しているので、振動等によりＸステー
ジ１ａ，Ｙステージ１ｂが微小変位することがなく、高
精度な位置合わせを実現することができる。なお、上記
実施例では、Ｘ，Ｙ方向に移動するステージ装置につい
て説明したが、さらにステージ面に垂直な軸を中心とし
て回転する第３のステージ（θステージ）を備えたステ
ージ装置にも同様に適用することができる。

【００１９】図４は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。本実施例は、１つのステージをＸ，Ｙ，θ（ステー
ジ面に垂直な軸を中心とした回転）方向に移動させる機
構を備えたステージ装置に本発明を適用した実施例を示
しており、図４（ａ）は本実施例のステージ装置を上面
から見た図、図４（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。図４（ａ）（ｂ）において、２０はベース基板、２
１はステージであり、ステージ２１は平面案内部２２を
介してベース基板２０上に取り付けられており、平面案
内部２２によりＸ，Ｙ軸方向に移動可能に、かつステー
ジ面に垂直な軸を中心として回転可能に支持されてい
る。

【００２０】２３，２４はステージ２１をＸ方向に駆動
するＸ軸駆動機構，２５はステージ２１をＹ軸方向に駆
動するＹ軸駆動機構であり、これら駆動機構２３，２
４，２５はモータ２３ａ，２４ａ，２５ａ、エンコーダ
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ、駆動部２３ｃ，２４ｃ，２５
ｃから構成されている。そして、モータ２３ａ，２４ａ
により２つのＸ軸駆動機構２３，２４を同時に駆動する
ことによりステージ２１をＸ方向に移動させ、モータ２
５ａを駆動してＹ軸駆動機構２５を駆動することにより
ステージ２１をＹ方向に移動させることができる。さら
に、２つのＸ軸駆動機構２３，２４およびＹ軸駆動機構
２５を、ステージ２１を回転させる方向に同時に駆動す
ることにより、ステージ２１を回転させることができ
る。

【００２１】また上記モータ２３ａ，２４ａ，２５ａの
駆動量はエンコーダ２３ｂ，２４ｂ，２５ｂにより検出
され、ステージ２１の位置がフィードバック制御され
る。１１はステージ２１に取り付けられた板バネ、１２
は吸着機構であり、これらにより、本発明の固定機構を
構成している。吸着機構１２は図４（ｂ）に示すように
内部に真空用管路１５を有しており、図示しない真空源
から吸着機構１２に真空が供給されていないとき、吸着
機構１２と板バネ１１は離れており、吸着機構１２に真
空が供給されると、吸着機構１２は板バネ１１を吸着
し、板バネが移動できないように固定する。

【００２２】本実施例のステージ装置の動作は前記した
図１、図２に示したものと同様であり、ステージの位置
合わせ後、吸着機構１２に真空を供給して板バネ１１を
吸着しステージ２１を固定する。そして、前記したよう
に、アライメント顕微鏡により被処理物上に印されたア
ライメント・マークを再度観察し、アライメント位置に
ずれがなければ、露光処理等を行う。また、位置がずれ
ている場合には、上記ステージ２１の固定を解除し、再
度位置合わせを行った後、吸着機構１２に真空を供給し
てステージ２１の固定を行い、アライメント位置を確認
後、露光処理等を行う。なお、上記第１、第２の実施例
では、板バネの吸着機構への固定を真空吸着により行っ
ているが、板バネを磁性体、吸着機構を電磁石から構成
し、板バネを電磁力により固定してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ステージに板状の弾性体を取り付けるとともに、該
弾性体を吸着し、ステージの移動を抑止する吸着部材を
設け、上記駆動機構によりステージを所定位置まで移動
させたのち、上記吸着機構によって上記弾性体を吸着し
てステージを固定するように構成したので、装置内に設
けられたロボット等による振動の影響や設置場所からの
振動によって生じる外力によりステージが微小変位する
のを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のステージ装置の外観図であ
る。

【図２】図１のステージ装置を上面から見た図である。

【図３】本発明の実施例の吸着機構の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例のステージ装置の構成を
示す図である。

【図５】高精度位置決めステージ装置の概略構成を示す
図である。

【図６】ボールネジにおける硬球による与圧を説明する
図である。

【図７】スプリングによりガタつき防止を図ったステー
ジ装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ａ Ｘステージ １ｂ Ｙステージ ２ａ，２ｂ ハウジング固定部材 ３ａ，３ｂ ハウジング ４ａ，４ｂ ボールネジ ５ａ，５ｂ サーボモータ ６ａ，６ｂ エンコーダ １０ ベース基板 １１，１１ａ，１１ｂ 板バネ １２，１２ａ、１２ｂ 吸着機構 １３，１４ ローラガイド １５ 真空用管路 ２０ ベース基板 ２１ ステージ ２２ 平面案内部 ２３，２４ Ｘ軸駆動機構 ２５ Ｙ軸駆動機構 ２３ａ，２４ａ，２５ａ サーボモータ ２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ エンコーダ ２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ 駆動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの駆動機構を備え、該駆
   動機構を駆動することにより、基準軸に対して垂直な平
   面内でステージを互いに直交する方向に移動させるステ
   ージ装置において、 ステージに板状の弾性体を取り付けるとともに、該弾性
   体を吸着しステージの移動を抑止する吸着部材を設け、 上記駆動機構によりステージを所定位置まで移動させた
   のち、上記吸着機構によって上記弾性体を吸着してステ
   ージを固定することを特徴とするステージ装置。