JP2008098368A - ステージ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】露光精度を向上し、重量が軽く、製造コストも安い、ワークステージを平面内で移動可能にしたステージ装置を提供すること。
【解決手段】ハニカムコア７と、ハニカムコア７の下面に取り付けられ、凸極が形成された磁性体からなるプラテン８と、ハニカムコア７の上面に取り付けられ、ワーク１２を吸着保持しプラテン８とは異なる材質からなる吸着板６とからなるワークステージ５と、ワークステージ５をエア浮上により支持する支持部材３，４と、ワークステージ５を平面内で移動させる移動磁界を発生する磁極を有する推力発生手段２とからなり、ワークステージ５をエア浮上させて平面内で移動可能にしたことを特徴とするステージ装置である。
【選択図】図１
【解決手段】ハニカムコア７と、ハニカムコア７の下面に取り付けられ、凸極が形成された磁性体からなるプラテン８と、ハニカムコア７の上面に取り付けられ、ワーク１２を吸着保持しプラテン８とは異なる材質からなる吸着板６とからなるワークステージ５と、ワークステージ５をエア浮上により支持する支持部材３，４と、ワークステージ５を平面内で移動させる移動磁界を発生する磁極を有する推力発生手段２とからなり、ワークステージ５をエア浮上させて平面内で移動可能にしたことを特徴とするステージ装置である。
【選択図】図１
Description
本発明は、平面内をＸＹθ方向にワークステージを移動可能にするステージ装置に係わり、例えば、露光装置や検査装置などに使用され、ワークを保持するワークステージ面において直交するＸＹ方向およびワークステージ面に対して直交する軸の周りのθ回転方向にワークステージを移動可能にするステージ装置に関する。
近年、露光装置は、露光処理が行われるワークである液晶パネルやプリント基板が年々大型化し、それに伴い露光時にそれらのワークを載置し保持するワークステージも大型化しているため、大型化している。
露光装置においては、ワークの所定の位置にマスクに形成されたパターンを形成するために、マスクとワークとの位置合わせを行わなければならない。そのためには、ワークの位置をマスクの位置に合わせるために、ワークが載置されるワークステージを平面内においてＸＹθ方向に移動しなければならない。また、露光装置に限らず、ワークを加工したり検査する装置においても、ワークを載置したワークステージを移動させて、ワークを所望の位置に合わせることがよく行われる。
露光装置においては、ワークの所定の位置にマスクに形成されたパターンを形成するために、マスクとワークとの位置合わせを行わなければならない。そのためには、ワークの位置をマスクの位置に合わせるために、ワークが載置されるワークステージを平面内においてＸＹθ方向に移動しなければならない。また、露光装置に限らず、ワークを加工したり検査する装置においても、ワークを載置したワークステージを移動させて、ワークを所望の位置に合わせることがよく行われる。
ワークが大型化し重量が増えても、小さな力で移動可能なステージ装置として、例えば、特許文献１には、サーフェスモータステージ装置またはソーヤモータステージ装置と呼ばれる装置が開示されている。
図９は、ソーヤモータステージ装置を露光装置に適用した露光装置の構成を示す図である。
同図に示すように、光照射部１０１は、露光光を含む光を放射するランプ１０２と、ランプ１０２からの光を反射するミラー１０３を有する。マスクステージ１０４は、パターンが形成されたマスク１０５を保持する。投影レンズ１０６は、マスク１０５のパターンをワークステージ１０７上に載置されている露光処理が行われる基板であるワーク１０８上に投影する。ワークステージ１０７は、移動体１０９の上に取り付けられており、移動体１０９は、エア吹き出しの作用により、プラテン１１０に対し１０〜２０μｍの間隔で浮上している。定盤１１３上に載置されたプラテン１１０の表面は、碁盤目状に強磁性体からなる凸極１１１が設けられ、精度良く平面に加工されている。
移動体１０９は、プラテン１１０の平面において直交するＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生する磁極１１２を有する。磁極１１２にＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生させることにより、プラテン１１０に形成されている凸極１１１との相互作用により、移動体１０９は、プラテン１１０の平面に平行で直交する２方向であるＸＹ方向およびプラテン１１０平面に対して直交する軸の周りのθ回転方向に回転移動する。移動体１０９を移動させることにより、ワークステージ１０７上に保持されたワーク１０８を移動して所望の位置で露光することができる。
特開平９−２３６８９号公報
同図に示すように、光照射部１０１は、露光光を含む光を放射するランプ１０２と、ランプ１０２からの光を反射するミラー１０３を有する。マスクステージ１０４は、パターンが形成されたマスク１０５を保持する。投影レンズ１０６は、マスク１０５のパターンをワークステージ１０７上に載置されている露光処理が行われる基板であるワーク１０８上に投影する。ワークステージ１０７は、移動体１０９の上に取り付けられており、移動体１０９は、エア吹き出しの作用により、プラテン１１０に対し１０〜２０μｍの間隔で浮上している。定盤１１３上に載置されたプラテン１１０の表面は、碁盤目状に強磁性体からなる凸極１１１が設けられ、精度良く平面に加工されている。
移動体１０９は、プラテン１１０の平面において直交するＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生する磁極１１２を有する。磁極１１２にＸＹ座標軸の各軸方向に移動磁界を発生させることにより、プラテン１１０に形成されている凸極１１１との相互作用により、移動体１０９は、プラテン１１０の平面に平行で直交する２方向であるＸＹ方向およびプラテン１１０平面に対して直交する軸の周りのθ回転方向に回転移動する。移動体１０９を移動させることにより、ワークステージ１０７上に保持されたワーク１０８を移動して所望の位置で露光することができる。
しかし、上記の露光装置を、液晶パネルやプリント基板の露光装置に適用する場合、先にも述べたように、液晶パネルやプリント基板は大型化しており、これらのワーク１０８は移動体１０９よりも大きく、ワーク１０８を載置するワークステージ１０７も、移動体１０９よりも大きくなる。そのため、移動体１０９の上にオーバハングするようにワーク１０８を載置するワークステージ１０７が設けられることになり、その結果、ワークステージ１０７の端に傾きや揺れが生じ、その上に載置されて露光処理されるワーク１０８の露光精度が悪くなる。
また、ワーク１０８が載置されるワークステージ１０７に取り付けられる移動体１０９は、プラテン１１０上をその表面に沿って移動する。従って、位置移動精度（高さ方向を含む）は、プラテン１１０の平面精度に依存する。そのため、プラテン１１０は高い平面精度を要求されるので、プラテン１１０は、表面が精度良く加工された定盤１１３上に設けられる。しかし、ワーク１０８の大型化に伴って、移動体１０９の移動距離が長くなるので、その分プラテン１１０も大きくなり、それを載せる定盤１１３も大きく重くなる。例えば、現在の大型の液晶パネルやプリント基板を載置するステージとして使用しようとすると、重量が１トン〜１０トンにもなる。またこの大きくなった定盤１１３の表面を高い平面精度で加工しなければならず、ステージ装置の製造コストが高くなる。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、露光精度が向上し、重量が軽く、製造コストも安い、ワークステージを平面内で移動可能にしたステージ装置を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、ハニカムコアと、該ハニカムコアの下面に取り付けられ、凸極が形成された磁性体からなるプラテンと、前記ハニカムコアの上面に取り付けられてワークを吸着保持し前記プラテンとは異なる材質からなる吸着板とからなるワークステージと、前記ワークステージをエア浮上により支持する支持部材と、前記ワークステージを平面内で移動させる移動磁界を発生する磁極を有する推力発生手段とからなり、前記ワークステージをエア浮上させて平面内で移動可能にしたことを特徴とするステージ装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記ハニカムコアは、ハニカム構造を有するコア材と、該コア材の下面に設けられ、透磁率が大きく残留磁気が少ない材質からなる第１の表面板と、前記コア材の上面に設けられ、前記第１の表面板より軽く加工が容易な材質からなる第２の表面板と、からなることを特徴とするステージ装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記第１の表面板は鉄、純鉄、またはケイ素鋼板からなり、前記第２の表面板はアルミニウムからなることを特徴とするステージ装置である。
第１の手段は、ハニカムコアと、該ハニカムコアの下面に取り付けられ、凸極が形成された磁性体からなるプラテンと、前記ハニカムコアの上面に取り付けられてワークを吸着保持し前記プラテンとは異なる材質からなる吸着板とからなるワークステージと、前記ワークステージをエア浮上により支持する支持部材と、前記ワークステージを平面内で移動させる移動磁界を発生する磁極を有する推力発生手段とからなり、前記ワークステージをエア浮上させて平面内で移動可能にしたことを特徴とするステージ装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記ハニカムコアは、ハニカム構造を有するコア材と、該コア材の下面に設けられ、透磁率が大きく残留磁気が少ない材質からなる第１の表面板と、前記コア材の上面に設けられ、前記第１の表面板より軽く加工が容易な材質からなる第２の表面板と、からなることを特徴とするステージ装置である。
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記第１の表面板は鉄、純鉄、またはケイ素鋼板からなり、前記第２の表面板はアルミニウムからなることを特徴とするステージ装置である。
本発明によれば、プラテンが移動するワークステージ側に取り付けられるため、従来装置に設けられていた定盤が不要となり、装置重量が軽くなるとともに、定盤の加工が不要となるので加工コストの低廉化を図ることができる。
また、ワークを載置するワークステージの部材としてハニカムコアを使うことにより、ワークステージの重量を軽くすることができる。
また、ハニカムコアの表面板の材質を、プラテンや吸着板の材質に合わせることにより、プラテンの透磁率が大きく残留磁気が小さいという特性を失うことなく、軽量で加工が容易なワークステージを実現することができる。
また、その結果として、ハニカムコアの両面の材質が異なっていても、両表面板の熱膨張率の差をコア材で吸収することができるので、ワークステージ全体に歪みが生じることを防止することができる。
また、ワークを載置するワークステージの部材としてハニカムコアを使うことにより、ワークステージの重量を軽くすることができる。
また、ハニカムコアの表面板の材質を、プラテンや吸着板の材質に合わせることにより、プラテンの透磁率が大きく残留磁気が小さいという特性を失うことなく、軽量で加工が容易なワークステージを実現することができる。
また、その結果として、ハニカムコアの両面の材質が異なっていても、両表面板の熱膨張率の差をコア材で吸収することができるので、ワークステージ全体に歪みが生じることを防止することができる。
本発明の実施形態を図１ないし図８を用いて説明する。
図１は、本発明に係るステージ装置を適用した露光装置の構成を示す断面図、図２は図１に示したステージ装置の平面図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ断面図であり、また、図１においては、図９に示した光照射部、マスクおよびマスクステージは省略されている。
図１は、本発明に係るステージ装置を適用した露光装置の構成を示す断面図、図２は図１に示したステージ装置の平面図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ断面図であり、また、図１においては、図９に示した光照射部、マスクおよびマスクステージは省略されている。
これらの図において、１はステージ装置が搭載されるベースプレート、２はベースプレート１上に設けられる推力発生手段、３はベースプレート１に固定される基準支持部材、４はベースプレート１に固定される補助支持部材、５は吸着板６、ハニカムコア７、およびプラテン８からなるワークステージ、６は表面に露光を行うワーク１２を吸着保持する吸着板、７はワークステージ５を薄く軽くしても剛性を保つために設けられたハニカムコア、８はワークステージ５の裏側に設けられ、純鉄などからなる磁性体からなり、複数に分割して隙間１６を空けて取り付けられたプラテン、９はハニカムコア７の一部を構成し、コア材１０の下面に設けられ、透磁率が大きく残留磁気が少ない材質からなる第１の表面板、１０はハニカムコア７の一部を構成し、ハニカム構造を有するコア材、１１はハニカムコアの一部を構成し、コア材１０の上面に設けられ、第１の表面板９より軽く加工が容易な材質からなる第２の表面板、１２は液晶パネルやプリント基板などのワーク、１３は投影レンズである。
なお、ベースプレート１は、従来の定盤のようなものである必要はなく、表面精度や平面度も良いものでなくてよい。平面板や枠板（フレーム材）のようなものでよい。
なお、ベースプレート１は、従来の定盤のようなものである必要はなく、表面精度や平面度も良いものでなくてよい。平面板や枠板（フレーム材）のようなものでよい。
これらの図に示すように、推力発生手段２は、従来のワークステージの移動体と同様の構成を有しており、ワークステージ５を移動させるための、プラテン８の平面において直交するＸ方向およびＹ方向の移動磁界、並びにプラテン８の平面に対して直交する座標軸の周りのθ回転軸方向の移動磁界を発生する磁極を有している。
また、推力発生手段２は、図２に示すように、移動磁界の方向がＸ軸に沿う方向に１個配置されたＸ方向推力発生手段２１と、移動磁界の方向がＹ軸に沿う方向に２個配置されたＹ方向推力発生手段２２を有する。Ｙ方向推力発生手段２２の磁界を移動させず、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させると、ワークステージ５はＸ方向に移動する。また、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、Ｙ方向推力発生手段２２の磁界を移動させると、ワークステージ５はＹ方向に移動する。Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、２つのＹ方向推力発生手段２２の磁界を、互いに反対方向に移動させると、ワークステージ５はθ回転軸方向に回転移動する。
また、推力発生手段２は、図２に示すように、移動磁界の方向がＸ軸に沿う方向に１個配置されたＸ方向推力発生手段２１と、移動磁界の方向がＹ軸に沿う方向に２個配置されたＹ方向推力発生手段２２を有する。Ｙ方向推力発生手段２２の磁界を移動させず、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させると、ワークステージ５はＸ方向に移動する。また、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、Ｙ方向推力発生手段２２の磁界を移動させると、ワークステージ５はＹ方向に移動する。Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、２つのＹ方向推力発生手段２２の磁界を、互いに反対方向に移動させると、ワークステージ５はθ回転軸方向に回転移動する。
また、基準支持部材３は、ワークステージ５を支持するために３個設けられ、ワークステージ５が、その移動範囲内においてどこに移動しても、常にワークステージ５の下にあり、ワークステージ５を支持できる位置に配置される。即ち、基準支持部材３は、３角形の頂点を形成する位置に配置され、その３角形に外接する円の領域に、１回の光照射で露光される露光領域が含まれるように配置する。このように構成することにより、露光を行っている領域が常に３個の基準支持部材３が囲む領域内にあることになる。その結果、露光を行っている領域が、傾いたり揺れたりすることがなく、安定した状態で露光処理を行うことができる。
また、図２に示すように、補助支持部材４は、ワークステージ５を支持するために１個以上、ワークステージ５が占める領域よりも広い範囲に設けられ、ワークステージ５が移動する領域全体に渡って分散して配置される。これによりワークステージ５が、その移動範囲内においてどこに移動しても、常にワークステージ５は基準支持部材３の他に、補助支持部材４により支持される。その結果、ワークステージ５に偏荷重がかかっても、ワークステージ５は傾いたり揺れたりすることがなく、安定した状態で露光処理を行うことができる。
なお、推力発生手段２、基準支持部材３、および補助支持部材４のワークステージ５に対向する面からは、エアが噴出し、ワークステージ５はエア圧力により浮上される。
なお、推力発生手段２、基準支持部材３、および補助支持部材４のワークステージ５に対向する面からは、エアが噴出し、ワークステージ５はエア圧力により浮上される。
図３は、ワークステージ５の具体的構成を示す図である。
同図に示すように、ワークステージ５は、ハニカムコア７と、ハニカムコア７の上面に設けられる吸着板６と、ハニカムコア７の下面に設けられるプラテン８とから構成される。ハニカムコア７は、例えば、６５ｍｍ程度の厚さを有するハニカム構造を有するコア材１０が、例えば、各々０．５〜１ｍｍ程度の厚さを有する２枚の表面板（第１の表面板９および第２の表面板１１）により挟み込まれて構成されている。コア材１０の材質は、例えば、薄いアルミ板であり、軽量であるが２枚の表面板９，１１が接近する方向や、撓みに対して強い剛性を有している。コア材１０と２枚の表面板（第１の表面板９および第２の表面板１１）は接着剤により接着しプレスし硬化して取り付けられる。
同図に示すように、ワークステージ５は、ハニカムコア７と、ハニカムコア７の上面に設けられる吸着板６と、ハニカムコア７の下面に設けられるプラテン８とから構成される。ハニカムコア７は、例えば、６５ｍｍ程度の厚さを有するハニカム構造を有するコア材１０が、例えば、各々０．５〜１ｍｍ程度の厚さを有する２枚の表面板（第１の表面板９および第２の表面板１１）により挟み込まれて構成されている。コア材１０の材質は、例えば、薄いアルミ板であり、軽量であるが２枚の表面板９，１１が接近する方向や、撓みに対して強い剛性を有している。コア材１０と２枚の表面板（第１の表面板９および第２の表面板１１）は接着剤により接着しプレスし硬化して取り付けられる。
鉄、純鉄、ケイ素鋼板などからなる第１の表面板９上には、複数に分割され互いに隙間１６を空けたプラテン８が取り付けられる。第１の表面板９とプラテン８は、例えば、常温硬化型の接着剤により接着される。また、アルミニウムなどからなる第２の表面板１１上には、ワーク１２を載置し吸着保持する吸着板６が取り付けられる。第２の表面板１１と吸着板６も、例えば、常温硬化型の接着剤により接着される。
なお、上記第１の表面板９に用いられる鉄は、例えば、不純物が２％、比透磁率が５０００、残留磁化が８０Ａ／ｍであり、純鉄は、例えば、不純物が０．０５％、比透磁率が２０００００、残留磁化が４Ａ／ｍであり、ケイ素鋼板は、例えば、不純物が６０％、比透磁率が３０００、残留磁化が４５Ａ／ｍである。
なお、上記第１の表面板９に用いられる鉄は、例えば、不純物が２％、比透磁率が５０００、残留磁化が８０Ａ／ｍであり、純鉄は、例えば、不純物が０．０５％、比透磁率が２０００００、残留磁化が４Ａ／ｍであり、ケイ素鋼板は、例えば、不純物が６０％、比透磁率が３０００、残留磁化が４５Ａ／ｍである。
吸着板６には、表面にワーク１２を吸着保持するための真空吸着溝１４が形成されており、図示されていないが、内部には真空吸着溝１４に真空を供給する真空供給路が形成されている。
吸着板６と第２の表面板１１は、表面を高い精度で平面加工しなければならないが、図３に示すように、従来装置に設けられていた定盤に比べて、薄くて軽量であり、また、加工する面積も、ステージの移動範囲ではなく、ワークサイズと同等の大きさでよく、加工コストも安い。
吸着板６の材質は、ワークステージ５全体を軽量化するためと、その表面や内部に加工が必要であるため、第１の表面板９やプラテン８に比べて軽量であり、かつ機械加工が容易なアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とした合金が使用される。第２の表面板１１も、軽量化を図るためと吸着板６の材質と熱膨張率を合わせるために、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を使用する。吸着板６と第２の表面板１１との材質が異なると、両者間で熱膨張に差を生じ、吸着板６が第２の表面板１１から剥がれたり、歪みが生じたりする。
吸着板６と第２の表面板１１は、表面を高い精度で平面加工しなければならないが、図３に示すように、従来装置に設けられていた定盤に比べて、薄くて軽量であり、また、加工する面積も、ステージの移動範囲ではなく、ワークサイズと同等の大きさでよく、加工コストも安い。
吸着板６の材質は、ワークステージ５全体を軽量化するためと、その表面や内部に加工が必要であるため、第１の表面板９やプラテン８に比べて軽量であり、かつ機械加工が容易なアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とした合金が使用される。第２の表面板１１も、軽量化を図るためと吸着板６の材質と熱膨張率を合わせるために、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を使用する。吸着板６と第２の表面板１１との材質が異なると、両者間で熱膨張に差を生じ、吸着板６が第２の表面板１１から剥がれたり、歪みが生じたりする。
通常、コア材を２枚の表面板で挟んでハニカムコアを形成する場合、２枚の表面板は同じ材質のものが使用されるが、本発明においては、ハニカムコア７を挟んで両側に取り付けるプラテン８と吸着板６とでは材質が異なるので、上下の表面板９，１１の材質をそれぞれに取り付けるものの材質に合わせて変える。即ち、プラテン８を取り付ける第１の表面板９はプラテン８と材質を合わせて鉄、純鉄、ケイ素鋼板などとするが、第２の表面板１１は、吸着板６の材質に合わせてアルミ製とする。また、アルミ製とすることにより加工も容易となる。コア材１０を挟んだ２枚の表面板９，１１の材質が異なると、熱膨張率に違いが生じるが、熱膨張率の違いはコア材１０により吸収する。コア材１０は、２枚の表面板９，１１を接近させる方向（縦方向）に対しては非常に強固であるが、表面板９，１１が伸縮する方向（横方向）には多少自由度を有する。従って、２枚の表面板に生じた熱膨張の差はコア材１０により吸収される。
プラテン８は、表面に図３に示すような碁盤目状またはストライプ状に強磁性体の凸極１５が形成され、凸極１５と凸極１５との間隙１６は樹脂で埋められ、その後、平面に研削加工されている。プラテン８の材質は、推力発生手段２の磁石が接近すると凸極１５に強い磁力が発生する一方、磁石が離れると凸極１５からすぐ磁気が無くなるという特性を有することが望ましいので、透磁率が大きくかつ残留磁気の少ない特性を有する材質の金属、一般的には鉄や純鉄が使用される。従って、プラテン８を取り付けるハニカムコア７の第１の表面板９の材質も、プラテン８の透磁率が大きくかつ残留磁気の少ない特性を損なうことなく、また、熱膨張率が等しくなるように、鉄、純鉄、またはケイ素鋼板などを用いる。プラテン８と第１の表面板９の材質が異なると、両者間で熱膨張に差を生じ、第１の表面板９からプラテン８が剥がれたり、歪みを生じたりする。第１の表面板９に取り付けるプラテン８は、１枚板でもよいが、本発明のように、複数に分割し、互いに隙間１６を設けることにより、プラテン８の熱膨張がある程度はこの隙間１６で吸収され、プラテン８の熱膨張が、ワークステージ５全体に与える影響を小さくすることができる。
図４は、図１に示した推力発生手段２の具体的構成を示す斜視図である。
同図に示すように、推力発生手段２はベースプレート１に対して高さ（上下）方向に自由度を有するように取り付けられる板ばね２３と、板ばね２３上に取り付けられ、一軸方向に移動磁界を発生する磁極２４を有する推力発生手段本体２６とから構成されている。また、磁極２４の表面にはエア噴出孔２５が設けられ、ワークステージ５を浮上させるためのエアが供給されている。図２において説明したように、推力発生手段２は、Ｘ方向に推力を発生させるＸ方向推力発生手段２１が１個、Ｙ方向に推力を発生させるＹ方向推力発生手段２２が２個の、合計３個設けられる。
同図に示すように、推力発生手段２はベースプレート１に対して高さ（上下）方向に自由度を有するように取り付けられる板ばね２３と、板ばね２３上に取り付けられ、一軸方向に移動磁界を発生する磁極２４を有する推力発生手段本体２６とから構成されている。また、磁極２４の表面にはエア噴出孔２５が設けられ、ワークステージ５を浮上させるためのエアが供給されている。図２において説明したように、推力発生手段２は、Ｘ方向に推力を発生させるＸ方向推力発生手段２１が１個、Ｙ方向に推力を発生させるＹ方向推力発生手段２２が２個の、合計３個設けられる。
図５は、図１に示した基準支持部材３の具体的構成を示す断面図である。
同図に示すように、基準支持部材３は、エア噴出孔３１を有するエアパッド３２と、ベースプレート１に固定されエアパッド３２を支持する台座３３と、エアパッド３２を台座３３に対して支持する球面軸受３４とから構成されている。エアパッド３２は、多孔質またはオリフィスが設けられた表面からエアが噴出するエア噴出孔３１を備え、球面軸受３４により自由に首振り可能に構成されている。基準支持部材３は、図２に示すように、ベースプレート１上に３個設けられ、予めベースプレート１に対して高さを設定しておくことにより、ワークステージ５の平面位置を決める。
同図に示すように、基準支持部材３は、エア噴出孔３１を有するエアパッド３２と、ベースプレート１に固定されエアパッド３２を支持する台座３３と、エアパッド３２を台座３３に対して支持する球面軸受３４とから構成されている。エアパッド３２は、多孔質またはオリフィスが設けられた表面からエアが噴出するエア噴出孔３１を備え、球面軸受３４により自由に首振り可能に構成されている。基準支持部材３は、図２に示すように、ベースプレート１上に３個設けられ、予めベースプレート１に対して高さを設定しておくことにより、ワークステージ５の平面位置を決める。
図６は、図１に示した補助支持部材４の具体的構成を示す断面図である。
同図に示すように、補助支持部材４は、エア噴出孔４１を有するエアパッド４２と、エアパッド４２を支持する中間台４３と、中間台４３からエアシリンダ４５内に伸びるシャフト４４と、ベースプレート１に固定され中間台４３を支持するエアシリンダ４５と、エアパッド４２を中間台４３に対して支持する球面軸受４６とから構成されている。補助支持部材４５によって供給されるエアの圧力を変化させることにより、シャフト４４が任意の推力で上下し、エアパッド４２を任意の高さに調整することができる。
同図に示すように、補助支持部材４は、エア噴出孔４１を有するエアパッド４２と、エアパッド４２を支持する中間台４３と、中間台４３からエアシリンダ４５内に伸びるシャフト４４と、ベースプレート１に固定され中間台４３を支持するエアシリンダ４５と、エアパッド４２を中間台４３に対して支持する球面軸受４６とから構成されている。補助支持部材４５によって供給されるエアの圧力を変化させることにより、シャフト４４が任意の推力で上下し、エアパッド４２を任意の高さに調整することができる。
図７は、図４に示した推力発生手段２の推力発生手段本体２６の具体的構成を示す断面図である。
同図に示すように、推力発生手段本体２６には、永久磁石２８が取り付けられており、これにより、磁極２４ａ〜２４ｄにはＮ極またはＳ極の磁極が発生する。磁極２４ａ〜２４ｄには、コイル２７ａ、２７ｂが巻かれており、コイル２７ａ、２７ｂに電流が流れると、各磁極２４ａ〜２４ｄは電磁石となる。永久磁石２８の作る磁界の方向と磁極２４ａ〜２４ｄの電磁石が作る磁界の方向とが同じであれば、磁力は強め合う。反対に永久磁石２８の作る磁界の方向と磁極２４ａ〜２４ｄの電磁石の作る方向とが反対であれば、磁力は打ち消される。
なお、推力発生手段本体２６は、ベースプレート１に対して高さ（上下）方向に自由度を有するように取り付けられた板ばね２３上に取り付けられているが、このような構成に限定されず、図５に示した基準支持部材３のように、推力発生手段本体２６を、ベースプレート１上に固定された台座３３から球面軸受３４を介して支持し、エアパッド３２に代えて設けるようにしてもよい。
また、エア噴出孔２５は、図４に示した推力発生手段本体２６の中央位置に設けるものに代えて、図７に示すように推力発生手段本体２６の両端付近に設けるようにしてもよい。
同図に示すように、推力発生手段本体２６には、永久磁石２８が取り付けられており、これにより、磁極２４ａ〜２４ｄにはＮ極またはＳ極の磁極が発生する。磁極２４ａ〜２４ｄには、コイル２７ａ、２７ｂが巻かれており、コイル２７ａ、２７ｂに電流が流れると、各磁極２４ａ〜２４ｄは電磁石となる。永久磁石２８の作る磁界の方向と磁極２４ａ〜２４ｄの電磁石が作る磁界の方向とが同じであれば、磁力は強め合う。反対に永久磁石２８の作る磁界の方向と磁極２４ａ〜２４ｄの電磁石の作る方向とが反対であれば、磁力は打ち消される。
なお、推力発生手段本体２６は、ベースプレート１に対して高さ（上下）方向に自由度を有するように取り付けられた板ばね２３上に取り付けられているが、このような構成に限定されず、図５に示した基準支持部材３のように、推力発生手段本体２６を、ベースプレート１上に固定された台座３３から球面軸受３４を介して支持し、エアパッド３２に代えて設けるようにしてもよい。
また、エア噴出孔２５は、図４に示した推力発生手段本体２６の中央位置に設けるものに代えて、図７に示すように推力発生手段本体２６の両端付近に設けるようにしてもよい。
次に、ワークステージ５の移動原理について説明する。
図８は、ワークステージ５に設けられるプラテン８とフォーサ２９との関係を示す断面図である。
同図において、２９は推力発生手段２の推力発生手段本体２６内に設けられ磁力発生機構を構成するフォーサ、５０はプラテン８の凸極１５を構成する強磁性体、５１はプラテン８の強磁性体５０間に形成される非磁性体である。なお、その他の構成は図７に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
まず、図８（ａ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、磁極２４ａの磁力を強める方向に電流を流す。一方、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂには電流を流さない。その結果、磁極２４ａは磁力が強められるので、プラテン８の凸極１５ａと強く引き合い、磁極２４ａと凸極１５ａとが対向位置になる。磁極２４ｂはプラテン８の凸極１５ｂと凸極１５ｃとの間の非磁性体に対向するので磁力は発生しない。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向にある凸極１５ｄと凸極１５ｆと引き合う。
次に、図８（ｂ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｄの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｄと凸極１５ｆとは強く引き合う。磁極２４ｃはプラテン８の凸極１５ｄと凸極１５ｅとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ｄと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｄが凸極１５ｆと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極１５ａと凸極１５ｃと引き合う。
次に、図８（ｃ）において、フォーサ２９の磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂの電流を止め、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、今度は磁極２４ｂの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｂと凸極１５ｃとは強く引き合う。磁極２４ａはプラテン８の凸極１５ａと凸極１５ｂとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ａと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｂが凸極１５ｃと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向の凸極１５ｅと凸極１５ｆと引き合う。
次に、図８（ｄ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｃの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｃと凸極１５ｅとは強く引き合う。磁極２４ｄはプラテン８の凸極１５ｆと凸極１５ｇとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ｆと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｃが凸極１５ｅと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極１５ｂと凸極１５ｃと引き合う。
なお、図８（ｄ）の位置に移動後、コイル２７ｂに電流を流し続けることにより、プラテン８、即ち、ワークステージ５を図８（ｄ）の位置に保持することができる。
図８は、ワークステージ５に設けられるプラテン８とフォーサ２９との関係を示す断面図である。
同図において、２９は推力発生手段２の推力発生手段本体２６内に設けられ磁力発生機構を構成するフォーサ、５０はプラテン８の凸極１５を構成する強磁性体、５１はプラテン８の強磁性体５０間に形成される非磁性体である。なお、その他の構成は図７に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
まず、図８（ａ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、磁極２４ａの磁力を強める方向に電流を流す。一方、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂには電流を流さない。その結果、磁極２４ａは磁力が強められるので、プラテン８の凸極１５ａと強く引き合い、磁極２４ａと凸極１５ａとが対向位置になる。磁極２４ｂはプラテン８の凸極１５ｂと凸極１５ｃとの間の非磁性体に対向するので磁力は発生しない。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向にある凸極１５ｄと凸極１５ｆと引き合う。
次に、図８（ｂ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｄの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｄと凸極１５ｆとは強く引き合う。磁極２４ｃはプラテン８の凸極１５ｄと凸極１５ｅとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ｄと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｄが凸極１５ｆと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極１５ａと凸極１５ｃと引き合う。
次に、図８（ｃ）において、フォーサ２９の磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂの電流を止め、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、今度は磁極２４ｂの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｂと凸極１５ｃとは強く引き合う。磁極２４ａはプラテン８の凸極１５ａと凸極１５ｂとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ａと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｂが凸極１５ｃと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向の凸極１５ｅと凸極１５ｆと引き合う。
次に、図８（ｄ）において、フォーサ２９の磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｃの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｃと凸極１５ｅとは強く引き合う。磁極２４ｄはプラテン８の凸極１５ｆと凸極１５ｇとの間の非磁性体に対向するので、凸極１５ｆと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｃが凸極１５ｅと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極１５ｂと凸極１５ｃと引き合う。
なお、図８（ｄ）の位置に移動後、コイル２７ｂに電流を流し続けることにより、プラテン８、即ち、ワークステージ５を図８（ｄ）の位置に保持することができる。
１ ベースプレート
２ 推力発生手段
２１ Ｘ方向推力発生手段
２２ Ｙ方向推力発生手段
２３ 板ばね
２４ 磁極
２４ａ〜２４ｄ 磁極
２５ エア噴出孔
２６ 推力発生手段本体
２７ａ、２７ｂ コイル
２８ 永久磁石
２９ フォーサ
５０ 強磁性体
５１ 非磁性体
３ 基準支持部材
３１ エア噴出孔
３２ エアパッド
３３ 台座
３４ 球面軸受
４ 補助支持部材
４１ エア噴出孔
４２ エアパッド
４３ 中間台
４４ シャフト
４５ エアシリンダ
４６ 球面軸受
５ ワークステージ
６ 吸着板
７ ハニカムコア
８ プラテン
９ 第１の表面板
１０ コア材
１１ 第２の表面板
１２ ワーク
１３ 投影レンズ
１４ 真空吸着溝
１５ 凸極
１５ａ〜１５ｇ 凸極
１６ 間隙
２ 推力発生手段
２１ Ｘ方向推力発生手段
２２ Ｙ方向推力発生手段
２３ 板ばね
２４ 磁極
２４ａ〜２４ｄ 磁極
２５ エア噴出孔
２６ 推力発生手段本体
２７ａ、２７ｂ コイル
２８ 永久磁石
２９ フォーサ
５０ 強磁性体
５１ 非磁性体
３ 基準支持部材
３１ エア噴出孔
３２ エアパッド
３３ 台座
３４ 球面軸受
４ 補助支持部材
４１ エア噴出孔
４２ エアパッド
４３ 中間台
４４ シャフト
４５ エアシリンダ
４６ 球面軸受
５ ワークステージ
６ 吸着板
７ ハニカムコア
８ プラテン
９ 第１の表面板
１０ コア材
１１ 第２の表面板
１２ ワーク
１３ 投影レンズ
１４ 真空吸着溝
１５ 凸極
１５ａ〜１５ｇ 凸極
１６ 間隙
Claims (3)
- ハニカムコアと、該ハニカムコアの下面に取り付けられ、凸極が形成された磁性体からなるプラテンと、前記ハニカムコアの上面に取り付けられてワークを吸着保持し前記プラテンとは異なる材質からなる吸着板とからなるワークステージと、
前記ワークステージをエア浮上により支持する支持部材と、
前記ワークステージを平面内で移動させる移動磁界を発生する磁極を有する推力発生手段とからなり、
前記ワークステージをエア浮上させて平面内で移動可能にしたことを特徴とするステージ装置。 - 前記ハニカムコアは、ハニカム構造を有するコア材と、該コア材の下面に設けられ、透磁率が大きく残留磁気が少ない材質からなる第１の表面板と、前記コア材の上面に設けられ、前記第１の表面板より軽く加工が容易な材質からなる第２の表面板と、
からなることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 前記第１の表面板は鉄、純鉄、またはケイ素鋼板からなり、前記第２の表面板はアルミニウムからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステージ装置。
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-
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- 2006-10-11 JP JP2006277903A patent/JP2008098368A/ja active Pending
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