CN1497674A

CN1497674A - 平面载物台装置

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Publication number: CN1497674A
Application number: CNA2003101013481A
Authority: CN
Inventors: ̫; 田中米太
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: CN100339950C; TWI277134B; KR100657880B1; US6998738B2; JP2004138878A; KR20040034395A; JP4122922B2; US20040080735A1; TW200416819A

Abstract

本发明提供一种通过容易的方法就能得到台板的良好的平面度稳定性的小型平面载物台装置。其特征为，具有平面的台板通过由3个支承部件构成的固定式支承体，以及变位式支承体而被支承，该变位式支承体在该固定式支承体形成的支承点以外的位置上形成支承点、通过在与台板的平面垂直的方向伸缩来变位、并且能够将所选择的一个变位状态进行保持。

Description

平面载物台装置

技术领域

本发明涉及一种平面载物台装置。

背景技术

以往，已知一种具有以方格状设置凸极的平面的板状台板，在该台板的平面上，对于因空气的作用成为浮起状态的移动体施加磁力，通过变化该移动体与台板上的凸极之间的磁场，使移动体在台板上移动的结构的平面载物台装置(例如参照专利文献1)。

此外，具有这种结构的装置被称为平面电机载物台(サ一フエスモ一タステ一ジ)装置、区域电机载物台装置(ソ一ヤモ一タステ一ジ)等。

近年来，由于平面载物台装置与使用螺杆结构的载物台装置等不同，不是将多个载物台与X载物台、Y载物台及θ载物台重合，而是在由台板的平面构成的一个载物台上自由地移动移动体，并且能够进行θ旋转，因此目前正在探讨用作将具有被分割成多个曝光区域的曝光面的工件载置在例如移动体上，使其一边移动一边依次在各曝光区域中进行曝光处理的逐次曝光装置的工件载物台。

使用平面载物台装置作为工件载物台的逐次曝光装置中，由于工件载物台的结构简单，希望工件载物台能够重量轻、体积小。

但是，在将平面载物台装置用作对例如一边为1m以上的印刷电路板等大型工件进行曝光处理的逐次曝光装置的情况下，由于相应于被载置的工件的大小，移动体自身变大，其质量也变大，因此载置工件的移动体(以下称为“工件载置移动体”)的总质量变大，因其一方构成平面载物台装置的台板由3个支承部件以所谓3点支承，特别是在台板的厚度较小的情况下，由于例如工件载置移动体移动到台板平面上的由支承部件形成的支承点正上位置外的位置上而产生较大的挠曲，具有不能得到台板的良好的平面度稳定性的问题。

因此，在将平面载物台装置作为工件载物台而使用的逐次曝光装置中，如图8所示，随着由3个支承部件43(在图8中只示出了3个中的2个)以3点支承的台板41产生挠曲，相对于被载置在移动体44上的工件(未图示)的光轴L的位置下降，投影透镜45的焦点45A不再位于工件上，因此不能对工件以高的曝光精度进行曝光处理，不能得到有关曝光处理的可靠性。

在图8中，47为设置了平面载物台装置的基板，46为曝光用的掩模(マスク)，此外，由虚线示出不挠曲状态的台板41及该台板41上的移动体44。

另外，由于即使使用了例如3个以上的多个支承部件，结果，台板也被3点支承于由多个支承部件中的任意3个支承部件形成的支承点上，从设置平面载物台装置的面开始的高度及水平度被确定，因此，不能由被使用的所有支承部件可靠地形成支承点，从而对于这种台板的挠曲的发生，不能充分地被抑制。

并且，在用于大型工件的曝光处理的逐次曝光装置中，作为平面载物台装置，如图9所示，使用了结构为将台板41与例如石平板、桁架构造体等具有高平面度(平面精度)的基台49一体设置的载物台，但在这种结构的平面载物台装置中，随着基台49的加大，装置自身的体积及重量也加大，此外，需要用于保证所需基台49的平面度的高加工精度，具有成本高的问题。

在图9中，42A为台板41的平面42上方格状设置的凸极，42B为在由相邻的凸极42A之间的间隙构成的凹部上形成的非磁性树脂构成的层。

专利文献1 特开平09-23689号公报

本发明基于上述事实，其目的在于提供一种通过容易的方法就可获得具有良好平面度稳定性的台板的小型平面载物台装置。

发明内容

本发明的平面载物台装置的特征为，具有平面的台板通过由3个支承部件构成的固定式支承体、以及变位式支承体而被支承，该变位式支承体在该固定式支承体形成的支承点以外的位置上形成支承点、通过在与台板的平面相垂直的方向进行伸缩来变位、并且能够保持被选择的一个变位状态。

在本发明的平面载物台装置中，最好变位式支承体保持着与仅由固定式支承体支承的、无负荷状态的台板相对应的变位状态。

本发明的平面载物台装置可具有在台板的平面上移动的移动体。

作用

如采用本发明的平面载物台装置，由于能够在由固定式支承体确定从设置该平面载物台装置的面起的高度和水平度的状态的台板上，通过变位式支承体，在固定式支承体的支承点以外的位置上形成与使用的变位式支承体的个数相对应数量的支承点，能够通过3点以上的多个支承点可靠地支承台板，因此没有装置自身体积增大的弊端，能够抑制由于台板上负荷增加发生挠曲而产生的台板平面的平面度的变动。

此外，由于变位式支承体具有能够通过在垂直于台板的平面的方向上伸缩来变位、并且将所选择的一个变位状态进行保持的结构，能够选择与台板的状态相对应的变位状态并保持着，因此相对于由固定式支承体形成支承点的状态的台板能够容易并可靠地形成的新的支承点。

因此，采用本发明的平面载物台装置能够在以容易的方法得到台板的良好的平面度稳定性的同时，也能够减小装置自身的体积。

附图的简要说明

图1为说明本发明的平面载物台装置的结构一例用的俯视图。

图2为说明图1的平面载物台装置用的侧视图。

图3为说明构成图1的平面载物装置的台板的内面用的俯视图。

图4为示出适用于构成图1的平面载物台装置的固定式支承体的支承部件的说明图。

图5为示出适用于图1的平面载物台装置中的变位式支承体的说明图。

图6为示出图5的变位式支承体的某个变位状态的说明图。

图7为示出保持图5的变位式支承体的某个变位状态的状态说明图。

图8为示出使用以往的平面载物台装置的曝光装置一例的说明图。

图9为示出以往的平面载物台装置的一例的说明图。

发明的具体实施方式

以下，对本发明的实施例进行详细说明。

图1为说明本发明的平面载物台装置的结构一例用的俯视图。图2为说明图1的平面载物台装置用的侧视图。图3为说明构成图1的平面载物装置的台板的内面用的俯视图。

该平面载物台装置为适用于逐次曝光装置的工件载物台，具有设置成例如方格状的凸极(未图示)的平面(以下称为“特定平面”)11A的台板11，以及在台板11的特定平面11A上移动的移动体17，该台板11为通过由3个支承部件21构成的固定式支承体20，以及具有特定的构造、在固定式支承体20的支承点以外的位置上形成支承点的变位式支承体30来支承的结构。

在该图例中，平面载物台装置设置于被装设在除震装置(未图示)上的基板18上。

载物台11由铁等金属构成，其整体形状为具有箱状的台板本体12、在该台板本体12的顶板13的外表面上形成特定平面11A。

在该图例中，在台板11的特定平面11A上由相邻的凸极之间的间隙构成的凹部上，形成由非磁性树脂构成的层(参照图9)，此外，在由台板本体12的顶板13、和从该顶板13的周缘部上垂直伸出的凸缘14所包围的空间中，设置有用于增加台板11的机械强度的梁15。

在台板11的特定平面11A中，由凸极表面形成的顶面的平面度在该台板11无负荷的状态下通常在±1μm～±10μm的范围内。

在此，“无负荷状态”如下述(1)或(2)的状态所示。

(1)移动体17未被设置在台板11的特定平面11A上的状态。

(2)移动体17设置在台板11的特定平面11A上的由固定式支承体20形成的任一支承点的正上位置上的状态。

台板11最好具有100～200mm的厚度H，此外，台板本体12的顶板13的壁厚最好为10～20mm。

在该图例中，台板11的特定平面11A具有纵1500mm、横1200mm的尺寸，但并不限于此，例如能够根据平面载物台装置的用途采用适宜的尺寸。

在台板11中，如图3所示，在台板11的内面(台板本体12中顶板13的内表面)11B侧，形成固定式支承体20构成的共计3个支承点(以下称为“固定式支承点”)A，以及由变位式支承体30构成的多个(图3中为18个)支承点(以下称为“变位式支承点”)B。

3个固定式支承点A的连结各固定式支承点A的三角形的重心形成在与平面载物台装置的台板11上的重心一致的位置上。

在图3中，平面载物台装置的台板11上的重心，根据曝光装置其他的构成要素例如由于具有支承保持投影镜头及曝光用掩模等的掩模台等的光学构架19，存在于偏离台板11中心的位置上。

变位式支承点B在形成有固定式支承点A以外的装置上、在包含台板11的内面11B的缘部的该内面11B的整体上均等地被形成。

在此，变位式支承点B的形成位置通过例如考虑所用的变位式支承体30的个数等来进行构造计算而确定能够减小通过移动体17在台板11的特定平面11A上移动该台板11上产生的挠曲量，并得到必要的平面度稳定性的位置。

固定式支承体20由3个支承部件21构成，分别由这些支承部件21形成固定式支承点A(共计3个)。

通过该固定式支承体20，确定台板11的相对基板18的高度及水平度。

在本实施例中，作为支承部件21，使用了图4所示的由在前端部22A上设置滚珠23的外螺纹22构成的圆头螺杆。通过由该圆头螺杆调整相对于形成在基板18上的支承部件用贯通孔18A的拧入深度，由螺母24固定该拧入深度的高度调整机构，能够调整台板11相对于该基座18的高度及水平度。

此外，圆头螺杆在台板11的相对于基板18的高度及水平度被确定后的固定状态下，不能在与台板11的特定平面11A垂直的方向上变位。

变位式支承体30通过在与台板11的特定平面11A垂直的方向(图2中的上下方向)上伸缩而变位，并且能够将所选择的一个变位状态(以下称为“特定变位状态”)保持住。

作为变位式支承体30，可以适用于图5所示的结构。

该变位式支承体30具有在内部有截面形状为矩形的调节块设置用空间32、形成有贯通该顶板31A并与调节块设置用空间32相连通的导向孔38的支承体本体31，以及一端与通过支承体本体31的导向孔38插入调节块设置用空间32中的圆盘34A相连接，另一端上形成其表面与台板11的内面11B接触的支承台34B的支柱34。该支柱34的一端与支柱34的支承台34B连接，另一端与支承体本体31连接，通过以卷绕该支柱34的外周面的状态设置的压缩弹簧35相对于支承体本体31控制其状态地被支承着。

在支承体本体31的调节块设置用空间32内，在其上端部及下端部上设置有分别与该调节块设置用空间32的顶面32A及底面34B接触的滚子37A、37B，平行于台板11的特定平面11A并相对于支柱34的圆盘34A可在前进及后退方向(图5中的左右方向)滑动的固定用调节块36以其一个侧面与圆盘34A相对峙的状态而被设置。

该固定用调节块36由于通过介由该固定用调节块36而与支柱34的圆盘34A对峙的开口而受到通过与调节块设置空间32连通的空气管39而从空气供给装置(未图示)供给的空气的作用而被滑动。

在变位式支承体本体30中，支承体本体31及固定用调节块36由不锈钢构成。此外，支柱34的圆盘34A需要由例如不锈钢、磷青铜等伸长率小的材料构成。

在这种结构的变位式支承体本体30中，在图5所示的固定用调节块36与支柱34的圆盘34A分离的自由变位的状态下，如果相对于支承台34B从上方增加负荷，则如图6所示，变位支承体30变位为压缩弹簧35变形并且支承台34B向下方(图6中的下方)移动，伴随该移动圆盘34A变位为较深地插入调节块设置用空间32内的状态。并且，如图7所示，在某变位状态中，在通过来自空气供给装置的空气配管39向调节块设置空间32内供给空气时，固定用调节块36朝向圆盘34A前进的方向(图7中左方向)滑动，该圆盘34A被固定用调节块36与构成调节块设置用空间32的内壁面夹持，由此，支承台34B的位置被固定。这样，保持变位式支承体30中所选择的特定变位状态。

变位式支承体30最好具有使245N以下的负荷变动引起的变位状态的变化量(例如支承台34B的变位量)为1μm以下的变位状态保持性能。

作为用于得到该变位状态保持性能的变位式支承体30的构成条件的一例，对应于空气供给装置的空气供给压力为490kPa、圆盘34A的夹持面的尺寸为直径70mm的圆的面积的大小、固定用调节块36的保持压力为19.6MPa。

在具有这种结构的平面载物台装置中，变位式支承体30被保持在仅由固定式支承体20支承的、与无负荷的状态的台板11相对应的变位状态下。

具体为，平面载物台装置的台板11在特定平面11A上具有所希望的平面度，但由于在内面11B上是由自重而产生的自然挠曲的状态，变位式支承体30将与该台板11的内面11B的自然挠曲相对应的变位状态作为特定变位状态进行保持，形成变位式支承点B。

变位式支承体30的变位式支承点B由下述的方法形成。

首先，准备作为特定平面的具有平面状表面的台板材料，通过由固定式支承体20在无负荷状态的台板材料的内面上形成3个支承点，在由该固定式支承体20的高度调整机构来调整台板材料相对于基板18的高度及水平度的同时将其支承，只将仅由该固定式支承体20支承德、在成为因自重产生自然挠曲状态的台板材料的表面通过研磨处理进行平面加工，得到具有所希望的平面度的特定平面11A的台板11。

此后，在支承台34B与产生自然挠曲的台板11的内面11B接触的状态下，使设置于预定位置的可自由变位状态的变位式支承体30保持在与台板11的自然挠曲相对应的变位状态，由此，形成与所使用的变位式支承体30相对应数量的变位式支承点B。

此外，变位式支承体30可在相对台板材料进行平面加工前设置，再者，也可在台板材料进行平面加工后设置。

移动体17在通过臂部17B对该移动体17供给空气的同时，与施加磁力的移动体控制部17A连接，向在台板11的特定平面11A上通过空气的作用从特定平面11A浮起例如数至数十μm状态的移动体17施加磁力，通过变化该移动体17与台板11的凸极之间的磁场以在该特定平面11A上移动。

在该图例中，在移动体17的各侧面上设置有光学传感器(未图示)，通过该光学传感器的作用可靠地防止移动体17脱离台板11的特定平面11A。

若采用以上结构的平面载物台装置，由于在由固定式支承体20确定了从基板18起的高度及水平度的状态的台板11上，在由变位式支承体30而形成的固定式支承点A以外的位置上，形成不改变台板11的状态(高度、水平度及平面度)的、与所使用的变位式支承体30的个数相对应数量的变位式支承点B，能够将台板11由3点以上的多个支承点可靠地进行支承，因此不会发生类似使用由石平板或桁架构造体构成的基台结构的平面载物台装置那样，其重量及外观尺寸过大、装置本身体积庞大的弊端，即使在移动体17移动到固定式支承点A的正上位置以外的位置上的情况下，由于能够抑制台板11的挠曲的发生，也能够抑制由于该挠曲的发生而产生的特定平面11A的平面度的变动。

实际上，采用该平面载物台装置，能够在台板11的特定平面11A上载置例如外径为1m的大型工件，使总重量为50kg的移动体移动时产生的台板11的最大挠曲量在3μm以下。

此外，变位式支承体30由于具有通过在垂直于台板11的特定平面11A的方向上伸缩来进行变位，同时能够保持选择的一个变位状态的结构，能够选择并保持与台板11的状态相对应的变位状态，因此，相对于通过固定式支承体20形成的固定式支承点A的3点支承状态的台板11，能够容易并可靠地形成变位式支承点B。

因此，采用平面载物台装置，在能够以容易的方法得到台板的良好的平面度稳定性的同时，能够使装置自身小巧。

再者，平面载物台装置中构成固定式支承体20的支承部件21和变位式支承体30的每一个，由于能够分别调整其高度，即使在基板18的表面存在例如0.1mm左右的凸凹时，也能够获得台板11上的所希望的平面度，同时能够获得良好的平面度稳定性。

在将如此平面载物台装置作为工件载物台使用的逐次曝光装置中，通过将具有分割成多个曝光区域的曝光面的工件载置于移动体17上、在台板11的特定平面11A上移动以在各曝光区域顺序地进行曝光处理，即使在载置例如大型工件的移动体17移动到与固定式支承体20相关的固定式支承点A的正上位置以外的位置的情况下，由于也能够抑制台板11中的挠曲的发生，因而载置在移动体17上的工件相对于光轴的位置不会有较大的变动，可在高曝光精度下对工件实施曝光处理，结果，可获得曝光处理的较好可靠性。

另外，在该逐次曝光装置中，工件载物台的结构简单，同时，在平面载物台装置中，由于可以不必使用为了获得高的平面度稳定性的大型基台，因此，能够使工件载物台轻质和小型化。

以上，对本发明的平面载物台装置进行了具体的说明，但本发明并不限于上述例子，可进行各种变更。

例如，平面载物台装置并不限于具有移动体的结构，也可以是单单具有平面的台板由固定式支承体和变位式支承体进行支承的结构。具有如此结构的平面载物台装置适用于各种测定装置中的测定基准面等。

另外，平面载物台装置为了获得台板的高平面度稳定性，最好采用具有多个变位式支承体的结构，但也可采用具有一个变位式支承体的结构。即使在这样的情况下，与只由固定式支承体支承而成的平面载物台装置相比，可获得较高的平面度稳定性。

这种平面载物台装置除逐次曝光装置的工件载物台以外，也可适用于例如测定装置的测定基准面、光学测定用平板(定盤)等。

以下对于为确认本发明的作用效果而进行的实验进行说明。

实验例1

按照图1的结构、制作将具有纵为1800mm、横为1000mm、厚度为150mm(台板本体的顶板的壁厚为20mm)尺寸的台板本体的台板通过由具有图4结构的3个支承部件构成的固定式支承体和具有图5结构的变位式支承体进行支承，使具有纵为600mm、横为600mm尺寸、质量为50kg的移动体在该台板的特定平面上移动的结构的平面载物台装置(以下称为“平面载物台装置(1)”)。

该平面载物台装置(1)的制作为，准备作为特定平面的具有平面状表面的台板材料，通过由固定式支承体在无负荷状态的台板材料的内面上形成3个支承点，在由该固定式支承体的高度调整机构调整台板材料的相对于基板的高度及水平度的同时将其支承，将仅由该固定式支承体支承、在处于因自重产生自然挠曲的状态的台板的表面通过研磨处理进行平面加工，得到具有平面度在±10μm范围内的特定平面的台板，此后，将共计18个变位式支承体设置于预定的位置，以使得支承台接触于该台板的产生自然挠曲状态的内面(参照图3)，保持与台板内面的自然挠曲相对应的变位状态，从而通过变位式支承体形成共计18个变位式支承点。

在平面载物装置(1)的移动体上载置有外径为1m的工件，测定在台板的特定平面上移动载置了该工件的总重量为50kg的移动体时产生的台板的最大挠曲量为3μm。

比较实验例1

在比较实验例1中，除不使用变位式支承体以外与实验例1同样地制作平面载物台装置(以下称为“比较用平面载物台装置(1)”)，除使用制作的比较用平面载物台装置(1)以外与实验例1同样地测定台板的最大挠曲量为20μm。

由以上结果，确认实验例(1)的平面载物台装置(1)具有良好的平面度稳定性。

此外，在平面载物装置(1)中，制作具有除不使用固定式支承体及变位式支承体，将台板一体地设置在由石平板构成的基台上(参照图9)以外与平面载物台装置(1)同样的结构，同时具有与该平面载物台装置(1)相同程度的平面度稳定性的平面载物台装置，特别是由于石平板极大地增加了质量，该平面载物台装置体积加大，并且不能够容易地进行用于得到所希望的平面度稳定性所必需的用于得到基台的平面度的高精度加工。

发明的效果

若采用本发明的平面载物台装置，由于能够在由固定式支承体确定了从该平面载物台装置被设置的面起的高度和水平度的状态的台板上，通过变位式支承体，在固定式支承体形成的支承点以外的位置上形成与使用的变位式支承体的个数相对应数量的支承点，所以能够通过3点以上的多个支承点可靠地支承台板，因此没有装置自身体积被增大的弊端，能够抑制由于台板上负荷增加而产生的挠曲引起的台板平面的平面度的变动。

此外，由于变位式支承体具有能够通过在垂直于台板的平面的方向上伸缩来变位，并且将所选择的一个变位状态进行保持的结构，能够选择与台板的状态相对应的变位状态并进行保持，因此能够对于由固定式支承体形成了支承点的状态下的台板、容易并可靠地形成新的支承点。

因此，若采用本发明的平面载物台装置，能够在以容易的方法得到台板的良好的平面度稳定性的同时，装置自身也能够小型化。

此外，本发明的平面载物台装置即使为具有移动体在台板的平面上移动的结构的装置，由于随着该移动体移动的台板挠曲的产生被特性化，因而能够得到良好的平面度稳定性。

Claims

1、一种平面载物台装置，其特征为，具有平面的台板通过由3个支承部件构成的固定式支承体、以及变位式支承体而被支承，该变位式支承体在该固定式支承体形成的支承点以外的位置上形成支承点、通过在与台板的平面相垂直的方向进行伸缩来变位、并且能够保持被选择的一个变位状态。

2、按照权利要求1所述的平面载物台装置，其特征为，变位式支承体保持着与仅由固定式支承体支承的、无负荷状态的台板相对应的变位状态。

3、按照权利要求1或2所述的平面载物台装置，其特征为，具有在台板的平面上移动的移动体。