CN101194214A - 载物台装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的载物台装置(10)具有用于载置晶片(12)的晶片保持部件(14)、可升降地支撑晶片保持部件(14)的Z轴支撑基座(18)、经由轴承(20)可转动地支撑Z轴支撑基座(18)的θz支撑基座(22)、和搭载θz支撑基座(22)的XY工作台(24)。Z轴执行元件(36)的固定元件(36a)固定在θz支撑基座(22)的平面部(34)上，可动元件(36)固定在晶片保持部件(14)的横架部件(14b)的两端上。一对Z轴执行元件(36)被控制以使其对晶片保持部件(14)的横架部件(14b)同时施加驱动力。此时，Z轴执行元件(36)的驱动力的反作用力被θz支撑基座(22)及XY工作台(24)承接，所以抑制了由反作用力引起的振动发生。

Description

载物台装置
技术领域
本发明涉及载物台装置，尤其涉及能够稳定地进行使保持对象物的保持部件在Z轴方向上升降时的微动控制而构成的载物台装置。
背景技术
在半导体装置制造的领域中，使用各种类型的载物台装置。例如，在电子束曝光装置中采用的晶片搭载用的载物台装置中，采用将在晶片输送及芯片间移动时动作的粗动控制、和进行几nm～10nm左右的定位的微动控制组合的控制方法(参照例如专利文献1)。
在这种载物台装置中，如果将作为对象物的晶片输送而保持在晶片保持部件(具有真空吸盘或静电吸盘)上，则晶片相对于曝光装置的光学系统的位置被高精度地定位，所以构成为，使晶片保持部件在Z轴方向及绕Z轴的θz方向动作来进行调节晶片的位置的定位控制。
在载物台装置中，配合用来对晶片进行摄像的CCD照相机的焦点距离(焦点深度)来微调节晶片的高度位置的一对Z轴执行元件在周向上以180度间隔配置。此外，晶片保持部件被支撑在搭载于XY载物台上的转动支撑部件上，在转动支撑部件上设有通过轴承可向θz方向转动地支撑的升降支撑部件。并且，在升降支撑部件的周缘部设有一对Z轴执行元件，并且在升降支撑部件的中央部分，设有将晶片保持部件在Z轴方向上可升降地导引的Z轴导引部。
专利文献1：日本特开2003-28974号公报
发明内容
在上述以往的结构中，由于在受轴承可转动地支撑的升降支撑部件上设有一对Z轴执行元件，所以在通过一对Z轴执行元件的驱动力调节晶片保持部件的高度位置时，来自Z轴执行元件的反作用力作用在升降支撑部件上。以往，由于升降支撑部件由轴承可转动地支撑，所以在来自一对Z轴执行元件的两个反作用力是不同的大小、或者两个反作用力的定时错开的情况下，会出现升降支撑部件以轴承为支点摆动的现象。
这样，由来自Z轴执行元件的反作用力引起的升降支撑部件的动作成为精密地调节被晶片保持部件保持的晶片与光学系统的相对位置时的误差原因。另一方面，在使晶片保持部件沿Z轴方向粗动动作时，驱动力较大，所以其反作用力也变大。因此，有可能引发升降支撑部件及搭载有升降支撑部件的XY载物台所具有的机械固有振动。
在此情况下，由粗动控制的反作用力引起的升降支撑部件的振动到收敛为止的调整时间变长，产生进行Z轴方向的粗动控制后的Z轴方向的微动控制变慢的问题。
所以，本发明的目的是通过抑制使保持上述对象物的保持部件在Z轴方向上升降时的由来自Z轴执行元件的反作用力引起的振动、能够稳定地进行Z轴方向的微动控制。
为了解决上述问题，本发明具有以下的方法。
本发明在具有用于保持对象物的保持部件、可升降地支撑该保持部件的升降支撑部件、绕Z轴可转动地支撑该升降支撑部件的转动支撑部件、和使上述保持部件在Z轴方向上升降的Z轴驱动机构的载物台装置中，通过将上述Z轴驱动机构设在上述转动支撑部件上，使上述保持部件相对于上述转动支撑部件升降，解决上述问题。
优选的是，上述转动支撑部件搭载在沿水平方向移动的XY载物台上。
优选的是，上述Z轴驱动机构设置为，使其驱动上述保持部件的多个部位。
优选的是，上述Z轴驱动机构具有固定在上述转动支撑部件的上面的固定元件和结合在上述保持部件上、相对于上述固定元件升降的可动元件。
优选的是，上述升降支撑部件由上述转动支撑部件上的轴承绕Z轴可旋转地支撑。
优选的是，上述保持部件在下面中央具有可升降地嵌合在形成于上述升降支撑部件上的非圆形的导引孔中的Z轴部件。
根据本发明，由于将Z轴驱动机构设在转动支撑部件上、使保持部件相对于转动支撑部件升降，所以Z轴驱动机构驱动保持部件时的反作用力由比升降支撑部件质量大的转动支撑部件承接，所以不易发生振动，能够防止由Z轴驱动机构的反作用力引起的振动发生，即使在Z轴方向的粗动控制时产生较大的驱动力的情况下也不会在升降支撑部件作用反作用力，所以能够抑制升降支撑部件的振动、缩短粗动动作后的调整时间，降低向Z轴方向的微动控制的影响。
附图说明
图1是表示作为本发明的载物台装置的一实施例的纵剖视图。
图2是图1所示的载物台装置的立体图。
图3是Z轴执行元件36的侧视图。
图4是Z轴执行元件36的俯视图。
标号说明
10载物台装置
14晶片保持部件
18Z轴支撑基座
20轴承
22θz支撑基座
24XY工作台
32θz驱动执行元件
36Z轴执行元件
50磁轭
52磁铁
54线圈
具体实施方式
为了更详细地说明本发明，以下，参照附图对用来实施本发明的优选的实施方式进行说明。
实施例1
图1是表示作为本发明的载物台装置的一实施例的纵剖视图。图2是图1所示的载物台装置的立体图。另外，在图2中，为了便于说明，省略了载置晶片12的晶片保持部件14。
如图1及图2所示，载物台装置10具有载置晶片12的晶片保持部件(保持部件)14、可升降地支撑晶片保持部件14的Z轴部件16的Z轴支撑基座(升降支撑部件)18、经由轴承20可转动地支撑Z轴支撑基座18的θz支撑基座(转动支撑部件)22、经由支柱40搭载θz支撑基座22的XY工作台24、和搭载XY工作台24的Y载物台26。
此外，XY工作台24设置为，使其沿插通于内部中的Y载物台26的延伸方向移动，在Y载物台26上搭载有X方向线性量规42、X方向线性执行元件44。进而，在Y载物台26的左右侧面的外壁上，设有对于XY工作台24的Y方向的静压衬垫38。此外，在XY工作台24的左右两端的脚部下端上，设有用来在石平台46上浮起的Z方向的静压衬垫48。
晶片保持部件14具有将晶片12吸附在上面的由真空吸盘或静电吸盘(未图示)构成的吸附部14a和搭载有吸附部14a的横架部件14b。此外，在横架部件14b的下面中央，设有向下方突出的Z轴部件16。该Z轴部件16的横截面形状形成为非圆形(例如正方形)，以使其不会向θz方向转动。
Z轴支撑基座18具有Z轴部件16可滑动地嵌合的Z轴滑动部18a和从Z轴滑动部18a的侧面沿水平方向延伸形成的圆盘形状的凸缘部18b。Z轴滑动部18a在内部中设有Z轴部件16嵌合的导引孔18c，导引孔18c的横截面形状形成为与Z轴部件16的横截面形状相同的形状(例如正方形)。由此，Z轴部件16嵌合在导引孔18c中，从而限制晶片保持部件14向θ z方向的转动。
在Z轴支撑基座18上，设有检测晶片保持部件14的升降位置的Z轴方向编码器28。该Z轴方向编码器28构成为，光学或磁性地检测从晶片保持部件14向侧方突出的被检测部14c的升降位置。
此外，Z轴支撑基座18，由轴承20向θz方向可转动地支撑，并由θz驱动执行元件32向θz方向驱动。轴承20由具有较高的刚性和旋转精度的交叉滚子轴承构成，由形成于θz支撑基座22的中央上的圆形凹部30保持。
θz驱动执行元件32由组合了线圈与磁铁的音圈马达构成，是微调节载置于晶片保持部件14上的晶片12的θz方向的位置以使其成为规定位置的驱动机构。θz驱动执行元件32的驱动力由于被施加给Z轴支撑基座18，所以晶片保持部件14与Z轴支撑基座18一体地转动来微调节θz方向的位置。此外，在θz支撑基座22上，设有在通过θz驱动执行元件32使Z轴支撑基座18转动时检测θz方向的转动角度的θz方向编码器33，该θz方向编码器33通过θz驱动执行元件32使Z轴支撑基座18转动时检测θz方向的转动角度。该θz方向编码器33计数与从Z轴支撑基座18向水平方向突出的被检测部18d的转动位置成比例的脉冲数，输出θz方向的转动角度。
θz支撑基座22在形成于上述圆形凹部30的外侧的平面部34上设有一对Z轴执行元件36。该Z轴执行元件36与上述θz驱动执行元件32同样，由音圈马达构成，并具有安装在平面部34上的固定元件36a、和相对于固定元件36a被驱动的可动元件36b。另外，固定元件36a具有磁铁，可动元件36b具有线圈。
此外，在本实施例中，Z轴执行元件36的固定元件36a固定在θz支撑基座22的平面部34上，可动元件36b固定在晶片保持部件14的横架部件14b的两端上。进而，一对Z轴执行元件36在θz方向的周向上以180度间隔配置，使横架部件14b的两端在Z轴方向上升降。
因此，一对Z轴执行元件36进行控制，以使其对晶片保持部件14的横架部件14b同时施加驱动力，并使Z轴支撑基座18的上面不倾斜地升降。此时，Z轴执行元件36的驱动力的反作用力被θz支撑基座22承接。θz支撑基座22由于固定在XY工作台24上，能够与XY工作台24作为一体处理，所以例如在使晶片保持部件14上升时，即使在对θz支撑基座22的平面部34作用有向下方推压的反作用力的情况下也能够通过θz支撑基座22及XY工作台24整体来支撑反作用力。
因此，在载物台装置10中，由于能够防止由Z轴执行元件36的驱动力的反作用力引起的振动，所以即使在例如粗动控制Z轴执行元件36而使晶片保持部件14升降动作后微动控制Z轴执行元件36的情况下也不需要等待因粗动控制产生的振动收敛，与以往的装置相比，能够加快Z轴方向的微动控制的开始。
这里，对Z轴执行元件36的结构进行说明。图3是Z轴执行元件36的侧视图。图4是Z轴执行元件36的俯视图。
如图3及图4所示，Z轴执行元件36的固定元件36a在形成为コ字状的磁轭50的内壁上安装有形成为板状的磁铁52。在磁铁52之间插入有构成可动元件36b的板状的线圈54。此外，Z轴执行元件36被组合，以使得磁轭50即使在从上方观察的情况下也形成为コ字状，可以从开口侧插入线圈54。因此，在Z轴执行元件36中，线圈54相对于磁铁52在Z轴方向上可升降，并且在θ z方向上也可转动地被安装。
在晶片保持部件14及Z轴支撑基座18沿θz方向转动时，在Z轴执行元件36中，由于线圈54相对于磁铁52沿θz方向转动，所以如果从上方观察，则如图4中单点划线所示，成为倾斜的状态。
根据与磁束密度的关系，磁铁52与线圈54的间隙S越小，越能够得到较大的驱动力。但是，在载物台装置10中，将Z轴执行元件36的磁轭52及线圈形成为板状，并通过使磁轭52与线圈54的对置面积增大而能够得到较大的驱动力，所以相应地能够将上述间隙S设定得比线圈54伴随着θz方向的转动的倾斜大。
本实施例的磁轭52与线圈54的间隙S由于设定得比通常的间隙大，所以即使线圈54向θz方向±2度转动也不会接触到磁铁52上。由此，在载物台装置10中，扩大了θz方向的角度调节范围。
工业实用性
在上述实施例中，作为一例而举出了使晶片保持部件14升降的结构，但并不限于此，当然也能够将本发明应用到使载置有晶片以外的对象物的保持部件升降的结构中。
在上述实施例中，作为一例而举出了通过Z轴执行元件36的驱动力使晶片保持部件14升降的结构，但并不限于此，也可以做成同时驱动两个以上的Z轴执行元件36而使晶片保持部件14升降的结构。
此外，在上述实施例中，对Z轴执行元件36由音圈马达构成的情况进行了说明，但并不限于此，也可以使用其他执行元件(例如气压缸等)。
此外，在上述实施例中，作为一例而举出了θz支撑基座22支撑在XY工作台24上的结构，当然也能够应用到直接搭载使θz支撑基座22仅向Y方向移动的Y载物台的结构中。
本国际申请主张于2005年7月21日提出的日本专利申请2005-211724号的优先权，在本国际申请中引用2005-211724号的全部内容。

Claims (6)

1.一种载物台装置，具有：
保持部件，用来保持对象物；
升降支撑部件，可升降地支撑该保持部件；
转动支撑部件，绕Z轴可转动地支撑该升降支撑部件；以及
Z轴驱动机构，沿Z轴方向升降上述保持部件；
其特征在于，
将上述Z轴驱动机构设在上述转动支撑部件上，使上述保持部件相对于上述转动支撑部件升降。
2.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，上述转动支撑部件搭载在沿水平方向移动的载物台上。
3.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，上述Z轴驱动机构被设置为使其驱动上述保持部件的多个部位。
4.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，上述Z轴驱动机构具有固定在上述转动支撑部件的上面的固定元件和结合在上述保持部件上、并相对于上述固定元件升降的可动元件。
5.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，上述升降支撑部件通过上述转动支撑部件上的轴承被支撑为绕Z轴可旋转。
6.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，上述保持部件具有在下面中央可升降地嵌合在形成于上述升降支撑部件上的非圆形的导引孔中的Z轴部件。
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