JP2009033058A - Reaction force processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動ステージ装置におけるステージの整定性を向上するための反力処理装置に関する。 The present invention relates to a reaction force processing apparatus for improving the settling of a stage in a moving stage apparatus.
従来、例えば半導体や液晶の露光装置として、基礎に除振手段を介して設置された定盤上でステージが移動する移動ステージ装置が用いられている。このような移動ステージ装置においては、例えば単位時間当たりにおける処理量の向上のため、ステージの高加減速化が求められている。しかし、ステージを高加減速化させると、ステージの移動で定盤に生じる反力が増大し、ステージの整定性が悪化するおそれがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor or liquid crystal exposure apparatus, for example, a moving stage apparatus in which a stage moves on a surface plate installed on a foundation via vibration isolation means has been used. In such a moving stage device, for example, a high acceleration / deceleration of the stage is required in order to improve the processing amount per unit time. However, when the stage is accelerated / decelerated at high speed, the reaction force generated on the surface plate by the movement of the stage increases, and the settling of the stage may be deteriorated.
そこで、近年、例えば特許文献1に記載の反力処理装置が開発されている。この反力処理装置では、第1印加手段(力アクチュエータ)及び第2印加手段(水平力アクチュエータ)により反力を低減するための力(可変の推力)を定盤(鏡筒定盤及びレチクルステージ定盤)に印加することで、複数のステージ(レチクルステージ及びウエハステージ)の移動で定盤に生じる複数の反力を相殺することが図られている。
ところで、反力の影響でモーメントが定盤に生じてしまうのを抑制するためには、反力の作用点高さと反力を低減するための力の作用点高さとを互いに一致させるのが一般的である。よって、上述したような反力処理装置においては、反力の作用点高さと印加する力の作用点高さとが一致するように、印加手段が移動ステージ装置に設けられている。しかし、反力の作用点高さが高い場合には、印加手段を高い位置に設ける必要があり、反力処理装置が大型化してしまうおそれがある。 By the way, in order to suppress the moment from being generated on the surface plate due to the reaction force, it is common to make the reaction point height of the reaction force and the force action point height to reduce the reaction force coincide with each other. Is. Therefore, in the reaction force processing apparatus as described above, the application means is provided in the moving stage device so that the reaction point height of the reaction force and the action point height of the applied force coincide. However, when the reaction force acting point height is high, it is necessary to provide the application means at a high position, which may increase the size of the reaction force processing apparatus.
そこで、本発明は、大型化を抑制することができる反力処理装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the reaction force processing apparatus which can suppress an enlargement.
上記課題を解決するため、本発明に係る反力処理装置は、基礎に除振手段を介して設置された定盤上でステージが移動する移動ステージ装置に設けられ、ステージの移動で定盤に生じる反力を処理するための反力処理装置であって、反力を低減するための力を定盤に印加する印加手段と、定盤に設けられ、盤面に平行な軸回りに回転する回転体と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a reaction force processing apparatus according to the present invention is provided in a moving stage device in which a stage moves on a surface plate installed on a foundation via vibration isolation means. A reaction force processing apparatus for processing a reaction force generated, an application means for applying a force for reducing the reaction force to the surface plate, and a rotation provided on the surface plate and rotating about an axis parallel to the surface of the surface And a body.
この反力処理装置では、印加手段により反力を低減するための力が定盤に印加され、この印加された力により反力が低減され相殺される。また、回転体が回転することにより定盤にモーメントが発生し、この回転体によるモーメントにより反力の影響で定盤に作用するモーメントが低減され相殺される。つまり、反力とこの反力の影響で生じるモーメントとが、それぞれ独立して相殺されることになる。よって、定盤にモーメントを生じさせないために、反力の作用点高さと印加する力の作用点高さとが一致するように印加手段を設ける必要がなくなる。従って、反力処理装置の大型化を抑制でき、ひいては移動ステージ装置の大型化を抑制することが可能となる。 In this reaction force processing apparatus, a force for reducing the reaction force is applied to the surface plate by the applying means, and the reaction force is reduced and offset by the applied force. Further, when the rotating body rotates, a moment is generated on the surface plate, and the moment acting on the surface plate due to the reaction force is reduced and canceled by the moment generated by the rotating body. That is, the reaction force and the moment generated by the reaction force are canceled out independently. Therefore, in order not to generate a moment on the surface plate, it is not necessary to provide an applying means so that the height of the reaction point of the reaction force coincides with the height of the point of application of the applied force. Therefore, the reaction force processing apparatus can be prevented from being increased in size, and consequently the moving stage apparatus can be prevented from being increased in size.
ここで、定盤の側面には、凹部が形成されており、回転体は、凹部に収容されていることを特徴とすることが好ましい。この場合、装置の操作者が回転体に接触するのを防止できると共に、移動ステージ装置の大型化を一層抑制することが可能となる。 Here, it is preferable that a concave portion is formed on a side surface of the surface plate, and the rotating body is accommodated in the concave portion. In this case, it is possible to prevent the operator of the apparatus from coming into contact with the rotating body, and it is possible to further suppress an increase in the size of the moving stage apparatus.
また、互いに高さの異なる複数の盤面を有する定盤と、複数の盤面上にそれぞれ配設された複数のステージとを具備する移動ステージ装置に設けられていることが好ましい。この場合、互いに高さの異なる複数の盤面上のそれぞれで複数のステージが移動するため、移動に応じた複数の反力が定盤に生じるが、上述したように、印加手段及び回転体により、反力及び反力の影響で生じるモーメントがそれぞれ独立して相殺されるため、複数の反力の作用点高さに印加する力の作用点高さのそれぞれを一致させることが不要となる。 Moreover, it is preferable that it is provided in the moving stage apparatus provided with the surface plate which has several board surfaces from which height differs mutually, and the several stage each arrange | positioned on several board surfaces. In this case, since a plurality of stages move on each of a plurality of board surfaces having different heights, a plurality of reaction forces corresponding to the movement are generated in the surface plate, but as described above, by the application means and the rotating body, Since the reaction force and the moment generated by the reaction force cancel each other independently, it is not necessary to match the height of the application point of the force applied to the height of the application point of the plurality of reaction forces.
本発明によれば、反力処理装置の大型化を抑制することができ、その結果、移動ステージ装置の大型化を抑制することが可能となる。 According to the present invention, an increase in the size of the reaction force processing apparatus can be suppressed, and as a result, an increase in the size of the moving stage apparatus can be suppressed.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は本発明の一実施形態に係る反力処理装置を含む移動ステージ装置の断面を示す概略構成図、図2は図1の移動ステージ装置の下方側から見た概略斜視図である。図1に示すように、移動ステージ装置10は、例えば半導体の露光装置として採用されるものであり、定盤11と、ステージ12と、反力処理アクチュエータ2及び回転板7を有する反力処理装置1と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a cross section of a moving stage apparatus including a reaction force processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view seen from the lower side of the moving stage apparatus of FIG. As shown in FIG. 1, the
定盤11は、床(基礎)25に除振バネ(除振手段)16を介して支持され設置されており、これにより、床25からの振動(特に高周波振動)に対して絶縁されている。この定盤11は、互いに高さの異なる複数(ここでは2つ)の盤面18,19を有するように階層構造を呈している。具体的には、定盤11は、床25上に設けられ盤面18を含む第1定盤部20と、該第1定盤部20上に設けられ盤面19を含む第2定盤部22と、を有している。
The
第1定盤部20は、熱による変形を防止するために、例えば石材により形成されている。この第1定盤部20は側面20a及び下面20bを有している。側面20aには、側面20a及び下面20bに開口する凹部17が形成されており、この凹部17には、反力処理装置1の反力処理アクチュエータ2が設けられている。また、第1定盤部20において側面20aに直交する側面20dには、側面20dの一部が矩形状に切り欠かれたような切欠部(凹部)27が形成されている。切欠部27は、側面20d及び下面20bに開口しており、この切欠部27の内部には、反力処理装置1の回転板7が収容されている(詳しくは後述)。第2定盤部22には、例えばセラミックが用いられている。
The first
ステージ12は、盤面18上に配設された第1ステージ121と、盤面19上に配設された第2ステージ122と、を有している。第1ステージ121には、例えば半導体ウエハW1が載置され、第2ステージ122には、例えば半導体マスクW2が載置される。これらのステージ121,122は、エアベアリング等の案内手段(不図示)により、盤面18,19上のそれぞれで水平方向(図示左右方向)に移動可能になっている。そして、このステージ121,122は、ステージアクチュエータ21,23によりそれぞれ駆動され、盤面18,19上のそれぞれを水平方向に移動する。
ステージアクチュエータ21は、固定子13及び可動子14を含んで構成されている。固定子13は、盤面18上のステー15に設けられ、例えば永久磁石からなる。可動子14は、第1ステージ121に設けられ、例えば電磁コイルからなる。これらの固定子13と可動子14とは、互いに非接触で配置されている。また、ステージアクチュエータ23は、固定子24及び可動子28を含んで構成されている。固定子24は、盤面19上のステー26に設けられ、例えば永久磁石からなる。可動子28は、第2ステージ122に設けられ、例えば電磁コイルからなる。これらの固定子24と可動子28とは、互いに非接触で配置されている。
The
ステージアクチュエータ21,23には、制御部31が接続されている。制御部31から駆動電流を可動子14,28に供給することで、固定子13と可動子14との間及び固定子24と可動子28との間のそれぞれに磁力が発生する。この発生する磁力により、可動子14,28のそれぞれに推力(力)が印加されることになり、各ステージ121,122が駆動される。
A
制御部31は、例えばCPU、ROM、及びRAM等により構成されている。この制御部31は、コントローラ32を有している。コントローラ32は、ステージアクチュエータ21,23に供給する駆動電流のそれぞれを制御することにより、ステージ12の移動を制御する。
The
ここで、本実施形態では、上述したように、第1定盤部20の凹部17に反力処理装置1の反力処理アクチュエータ2が設けられている。具体的には、凹部17が、第1定盤部20の4つ側面のそれぞれに2箇所ずつ形成(合計8箇所形成)されており、これらの凹部17に、反力処理アクチュエータ2がそれぞれ設けられている。なお、図中においては、説明の便宜上、第1定盤部20の側面20aに形成された凹部17及びこの凹部17に設けられた反力処理装置1のみを示している。
Here, in the present embodiment, as described above, the reaction
反力処理装置1は、ステージ121の移動により定盤11に作用する反力F1と、ステージ122の移動により定盤11に作用する反力F2とを処理するためのものであり、上記のように、反力処理アクチュエータ2及び回転板7を有している。
Reaction force cancel
反力処理アクチュエータ2は、反力F1,F2を低減する力であるカウンタ推力Rを定盤11に印加するものであり、例えば永久磁石からなる可動子3と、例えば電磁コイルからなる固定子4と、を有している。可動子3は、第1定盤部20に取り付けられており、固定子4は、床25に設置された柱状の固定フレーム5の上端部に取り付けられている。そして、可動子3及び固定子4は、互いに非接触となるように構成されている。
The reaction
また、反力処理アクチュエータ2は、制御部31に接続されており、制御部31から固定子4に駆動電流が供給されることにより、可動子3と固定子4との間に磁力が発生し、この磁力により、カウンタ推力Rが可動子3に発生する。固定フレーム5は、第1定盤部20が被さるように凹部17内に配置されており、第1定盤部20の凹部17に覆われている。すなわち、可動子3及び固定子4は、第1定盤部20が被さるように第1定盤部20の盤面18と床25との間に配置されている。
In addition, the reaction
回転板7は、上述したように、切欠部27の内部に収容されている。この回転板7は、反力F1,F2とカウンタ推力Rとの作用点高さが互いに異なることで定盤11に生じるモーメントを相殺するためのキャンセルモーメントTを発生させる。回転板7は、例えば鉄により形成され、複数の肉抜孔が形成された円板状(ホイール形状)を呈している。また、回転板7は、定盤11に生じるモーメントを相殺するのに充分な慣性モーメントを有している。
The
この回転板7は、回転軸(軸)8により、軸受け(不図示)を介して回転可能に支持されると共に第1定盤部20に取り付けられている。また、回転板7は、盤面18,19が傾かずに水平に保たれるように(定盤11の重心位置が変化しないように)、第1定盤部20の側面20dにおいて水平方向の中央(定盤11の重心位置の近傍)に取り付けられている。
The
回転軸8は、水平方向(盤面18,19に平行な方向)且つステージ12の移動方向と直交(交差)する方向(紙面垂直方向)に沿って延在すると共に、図2に示すように、モータ9に連結されている。また、モータ9には、制御部31が接続されている。これにより、制御部31からモータ9に駆動電流が供給され、回転板7が回転軸8周りに回転する。また、この制御部31のコントローラ32は、モータ9に供給する駆動電流を制御することにより、回転板7の回転(例えば角加速度、回転方向)を制御する。
The
このように構成された移動ステージ装置10においては、制御部31によりステージアクチュエータ21,23に駆動電流がそれぞれ供給され、供給された各駆動電流に応じた推力f1,f2が各ステージアクチュエータ21,23により発生し、これらの推力f1,f2によりステージ121,122がそれぞれ駆動される。
In the moving
ここで、ステージ121,122に推力f1,f2が作用することにより、その反作用のために推力f1,f2とは逆の方向且つ同じ大きさの力である反力F1,F2が定盤11に作用する。そこで、本実施形態では、反力処理アクチュエータ2により、反力F1,F2の和の絶対値と等しい大きさであり、且つ反力F1,F2の和の方向と逆向きのカウンタ推力Rを定盤11に印加し、このカウンタ推力Rにより反力F1,F2を低減し相殺する。
Here, when the thrusts f 1 and f 2 act on the
このとき、反力F1,F2とカウンタ推力Rとの作用点高さが互いに異なるため、定盤11にモーメントが作用する。そこで、この定盤11に作用するモーメントの絶対値と等しい大きさであり、且つ定盤11に作用するモーメントとは逆向きのキャンセルモーメントTを、回転板7を回転することにより定盤11に発生させる。これにより、このキャンセルモーメントTと定盤11に作用するモーメントとが互いに相殺される。つまり、反力F1,F2と反力F1,F2の影響で生じるモーメントとが、それぞれ独立して相殺されることになる。ここで、反力F1,F2と反力F1,F2の影響で生じるモーメントとがそれぞれ独立して相殺される点について、以下に詳細に説明する。
At this time, since the acting point heights of the reaction forces F 1 and F 2 and the counter thrust R are different from each other, a moment acts on the
図3は、図1の移動ステージ装置の力学的モデルの一例を示す図である。図3に示すように、移動ステージ装置10を、床25に除振バネ16を介して設置された定盤11上でステージ12が移動するものとしてモデル化する。ここでは、ステージ12の移動で定盤11に作用する反力F、ステージ12の質量M、加速度A、移動ステージ装置10の重心Bの高さから反力Fの作用点高さまでの距離h、移動ステージ装置10の重心Bの高さからカウンタ推力Rの作用点高さまでの距離r、回転板7の慣性モーメントJ、角加速度αとする。ステージ12が加速した際の反力Fは、下記(1)式で与えられる。
回転板7の角加速αにより定盤11に作用するキャンセルモーメントTは、下記(2)式で与えられる。
カウンタ推力Rを、反力の絶対値と等しい大きさで且つ反力と逆向きで作用させると、下記(3)式に示すように、定盤11に対する力の総和がゼロになる。
そして、下記(4)式で与えられる角加速度により回転板7を駆動すると、下記(5)に示すように、定盤11に発生するモーメントの総和がゼロになる。
以上、本実施形態によれば、反力F1,F2と反力F1,F2の影響で生じるモーメントとがそれぞれ独立して相殺されることから、従来の反力処理装置とは異なり、各反力F1,F2の作用点高さと印加する力の作用点高さとが一致するように反力処理アクチュエータ2を設ける必要がない。よって、反力処理装置1の大型化を抑制でき、ひいては移動ステージ装置10の大型化を抑制することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, since the the moment caused by the effect of the reaction force F 1, F 2 and the reaction force F 1, F 2 is offset independently, unlike conventional reaction force cancel system It is not necessary to provide the reaction
さらに、上述したように、各反力F1,F2の作用点高さと印加する力の作用点高さとが一致するように反力処理アクチュエータ2を設ける必要がないことから、反力処理装置1を自由な位置に配置することができる。
Furthermore, as described above, since it is not necessary to provide the reaction
また、上述したように、反力処理装置1の大型化を抑制できることから、反力処理装置1の固定フレーム5の撓み防止のためにその剛性を高める必要性が低減される。よって、剛性を高めるために固定フレーム5の質量が大きくなってしまうことも抑制できる。つまり、反力処理装置1の軽量化が可能となる。
Moreover, since the enlargement of the reaction
また、本実施形態では、上述したように、定盤11の側面11dには、切欠部27が形成されており、回転板7が、切欠部27に収容されている。これにより、移動ステージ装置10の操作者が回転板7に接触するのを防止できると共に、移動ステージ装置10の大型化を一層抑制することが可能となる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上述したように、互いに高さの異なる盤面18,19上のそれぞれにおいてステージ121,122のそれぞれが移動するため、かかる移動に応じた複数の反力F1,F2が定盤11に生じている。ここで、本実施形態では、上述したように、反力F1,F2と反力の影響で生じるモーメントとがそれぞれ独立して相殺されるため、複数の反力が生じても、各反力F1,F2の作用点高さに印加する力の作用点高さを一致させる必要がなくなる。つまり、この場合、反力処理アクチュエータ2を高い位置に設ける必要がないことから、反力処理装置1の大型化を抑制し、移動ステージ装置10の大型化を抑制するという上記効果が顕著となる。
In the present embodiment, as described above, since the
また、本実施形態では、上述したように、反力処理アクチュエータ2が、第1定盤部20が被さるように第1定盤部20の盤面18と床25との間に配置されている、また、上述したように、回転板7が第1定盤部20の切欠部27に収容されている。そのため、定盤11の盤面18,19上のスペースが十分に確保されると共に、移動ステージ装置10の設置面積(いわゆるフットプリント)の増大が抑制される。よって、移動ステージ装置10のスペースを効率的に利用することができ、移動ステージ装置10の大型化を一層抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the reaction
さらに、本実施形態では、上述したように、反力処理装置1を自由な位置に配置することができることから、既存の移動ステージ装置に反力処理装置1を搭載するに際して、スペースの不足により反力F1,F2の作用点高さとカウンタ推力の作用点高さとをそれぞれ一致させることができない場合であっても、反力処理装置1を確実に適用することが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, as described above, the reaction
また、上述したように、反力処理アクチュエータ2の可動子3と固定子4とが互いに非接触となっているため、床25からの振動が、反力処理アクチュエータ2を介して定盤11に伝播するのが抑止されている。また、上述したように、可動子3として永久磁石が定盤11に取り付けられ、固定子4として電磁コイルが固定フレーム5に取り付けられているため、固定子4の電磁コイルに駆動電流を印加することにより生じる発熱の影響が定盤11に及ぶことが抑制されている。
Further, as described above, since the
なお、カウンタ推力R及びキャンセルモーメントTを発生させるタイミングを反力F1,F2が生じるタイミングに応じたものとするため、ステージ121,122を加速するタイミングに基づいて反力処理装置1を作動するタイミングを求めることが好ましい。よって、本実施形態の制御部31においては、ステージアクチュエータ21,23と、反力処理アクチュエータ2と、モータ9とを1つのコントローラ32で制御している。
The counter thrust R and canceling a moment reaction force F 1 to the timing of generating the T, for one corresponding to the timing at which F 2 is generated, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、回転体として円板状の回転板7を用いたが、外形が円形状でなくとも、例えば多角形の回転板でもよい。また、例えば回転板7よりも質量の軽い回転板を、複数用いてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the disk-shaped
さらに、回転体としては、板状に限定されず、例えばアームを含んで構成されるものを用いてもよい。具体的には、アームの先端部に錘(マス)を設けると共に、アームの長手方向と回転軸の長手方向とが互いに交差するように、アームの基端部を回転軸に取り付けて構成してもよい。また、回転体は、回動されてもよく、揺動されてもよい。 Further, the rotating body is not limited to a plate shape, and for example, a rotating body including an arm may be used. Specifically, a weight is provided at the tip of the arm, and the base end of the arm is attached to the rotating shaft so that the longitudinal direction of the arm and the longitudinal direction of the rotating shaft intersect each other. Also good. Further, the rotating body may be rotated or swung.
また、上記実施形態では、回転板7を収容する切欠部27を第1定盤部20に形成したが、場合によっては、切欠部を形成しなくともよい。また、定盤11を床25に除振バネ16を介して設置したが、その他の機械バネを介して設置してもよく、空気バネ等を用いてもよく、要は、定盤11を床25からの振動に対して絶縁するもの(除振手段)を介して設置すればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、反力処理装置1を、互いに高さの異なる2つの盤面18,19上のそれぞれでステージ121,122のそれぞれが移動する移動ステージ装置10に設けたが、1つの盤面上でステージが移動する移動ステージ装置に設けてもよく、互いに高さの異なる3つ以上の盤面上のそれぞれで3つ以上のステージのそれぞれが移動する移動ステージ装置に設けてもよい。
In the above embodiment, the reaction
また、上記実施形態では、ステージアクチュエータ21,23の固定子13,24を永久磁石とし、可動子14,28を電磁コイルとしたが、固定子を電磁コイルとし、可動子を永久磁石としてもよい。なお、この場合、制御部31からの駆動電流が電磁コイルとしての固定子に供給される。また、上記実施形態では、反力処理アクチュエータ2の可動子3を永久磁石とし、固定子4を電磁コイルとしたが、可動子を電磁コイルとし、固定子を永久磁石としてもよい。この場合には、制御部31からの駆動電流が電磁コイルとしての可動子に供給される。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、反力処理アクチュエータ2を、第1定盤部20の4つ側面のそれぞれに2箇所ずつ(合計8箇所)設けたが、種々の配置パターンで反力処理装置1を設けてもよい。また、移動ステージ装置10を半導体露光装置に採用したが、液晶を露光する液晶露光装置、及び複数のステージを有する工作機械や製造装置等に採用してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the reaction
1…反力処理装置、2…反力処理アクチュエータ(印加手段)、3…可動子、4…固定子、7…回転板(回転体)、8…回転軸(軸)、10…移動ステージ装置、11…定盤、12,121,122…ステージ、16…除振バネ(除振手段)、18,19…盤面、20d…第1定盤部の側面(定盤の側面)、25…床(基礎)、27…切欠部(凹部)、F1,F2…反力、R…カウンタ推力(反力を低減する力)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記反力を低減する力を前記定盤に印加する印加手段と、
前記定盤に設けられ、盤面に平行な軸回りに回転する回転体と、を備えることを特徴とする反力処理装置。 A reaction force processing device for processing a reaction force generated in the surface plate by the movement of the stage, provided in a moving stage device in which a stage moves on a surface plate installed on a foundation via vibration isolation means, ,
Applying means for applying a force for reducing the reaction force to the surface plate;
A reaction force processing apparatus comprising: a rotating body provided on the surface plate and rotating about an axis parallel to the surface of the plate.
前記回転体は、前記凹部に収容されていることを特徴とする請求項1記載の反力処理装置。 A concave portion is formed on the side surface of the surface plate,
The reaction force processing apparatus according to claim 1, wherein the rotating body is accommodated in the recess.
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