JP2679015B2 - X・yステージ - Google Patents

X・yステージ

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JP2679015B2
JP2679015B2 JP61166378A JP16637886A JP2679015B2 JP 2679015 B2 JP2679015 B2 JP 2679015B2 JP 61166378 A JP61166378 A JP 61166378A JP 16637886 A JP16637886 A JP 16637886A JP 2679015 B2 JP2679015 B2 JP 2679015B2
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  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,各種分析機器や半導体などの露光装置に
おける試料ステージ或いはバイオ用ステージ等,試料を
載置し一軸または二軸方向に精度よく移動するステージ
に関する。 〔従来の技術〕 従来,この種のステージは,固定ベースの上にX軸方
向に試料ステージを移動させるためのガイドレールを設
置し,更にこのX軸方向ガイドレールの上にY軸方向へ
試料ステージを移動させるためのガイドレールをスライ
ドを介して積み重ねて設置するという構造になってい
る。そしてX軸方向に試料ステージを移動させる駆動機
構とY軸方向に試料ステージを移動させる駆動機構とを
設けてそれぞれの方向へ必要とする測定位置へ試料を移
動させる仕組になっている。 このような分析機器等においては,試料ステージを移
動する量はミクロン単位の極めて微小な量まで正確に移
動させて測定しなければならないため外乱によって生じ
る誤差の範囲は極力小さく押さえなければならない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記するように,分析機器の試料載置用ステージでは
試料ステージ自体がY軸ガイドレール等に支持され,そ
のY軸ガイドレールが更にX軸ガイドレールに積み重ね
て支持されるという構造になっているので,分析機器に
外力あるいは何らかの振動等の外乱が与えられると試料
ステージ上の測定位置に影響を与え易い。即ち,上背が
高くなる結果ステージの重心も高くなり作動時の横揺れ
が大きくなり易く,測定量が極く微小なミクロン単位で
あるため,無視出来ない程の誤差が生じるという問題が
あった。また,試料ステージは積み重ねて設置されたガ
イドレールの上に直接支持されている関係で,ガイドレ
ールの表面粗さに起因する縦方向の微振動が発生する
と,この振動が試料ステージ上で増幅された形で影響を
及ぼすという問題があった。 〔発明の目的〕 この発明は上記する問題点に鑑みてなされたものであ
り,その目的とするところは,試料ステージの重心が低
く且つ移動中振動などの外乱があっても測定位置の横揺
れをなくし,試料ステージの移動に際しても,ガイドレ
ールの表面粗さに起因する縦方向の微振動による影響を
除去したX軸方向或いはY軸方向に移動可能なステージ
を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 即ち、この発明は上記目的を達成するために、分析機
器などの試料搭載用ステージであって、試料等を載置す
る試料ステージを、固定ベース上に設けた移動機構によ
り移動させるX・Yステージであって、前記移動機構
を、スライダと該スライダを進退させるアクチュエータ
とから構成すると共に、前記固定ベースに載置された前
記試料ステージを前記スライダに固定する上下方向にの
みフレキシブルな連結用薄板と、前記試料ステージを前
記固定ベースから浮上させる噴出機構とを備えたことを
特徴する。 〔作用〕 ガス噴出機構,例えば試料ステージ裏面に浮上用ガス
溝及びガス供給ポートを設けて,このガス供給ポートに
ガスを供給する構造のものにより,試料ステージ裏面の
ガス溝のガス圧力が上昇し試料ステージは固定ベースよ
り数μm浮上する。 この状態でX軸ベース駆動源のスイッチを入れ所望の
位置に対応する入力信号を入れれば、駆動機構が作動し
て所望の位置まで移動して停止する。この移動時、固定
ベースと試料ステージとの間は気体であるから摩擦係数
は殆ど零となる。また試料ステージを浮上させた状態で
Y軸スライド駆動源のスイッチを入れるとY軸方向の駆
動機構が作動して、試料ステージはY軸方向へも摩擦係
数が殆ど零の状態で所望の位置まで移動して停止する。
そしていずれの方向の移動であっても、試料ステージは
固定ベースと数μmの間隔しがなく、しかも上下方向の
みにフレキシブルな連結用薄板を介してスライダに固定
されているので、水平方向へは堅固に保持されると共
に、スライダ等からなる移動機構に縦方向の微振動や揺
れがあっても、その影響は上下方向にのみフレキシブル
な連結用薄板によって吸収され、試料ステージには及ば
ない。また試料ステージは移動後その位置でガスを抜け
ば、試料ステージ自身の重量により固定ベースにしっか
りと固定することも出来る。 〔実施例〕 以下この発明の具体的実施例について,図面を参照し
て説明する。 第1図はこの発明に係るX・Yステージの平面図,第
2図は正面図,第3図は側面図である。また,第4図は
第1図のA−A矢視断面図である。 1は固定ベースであり,なるべく温度係数の小さい材
料で作成される。またその表面は高精度に平面加工され
る。この固定ベース1には,X軸方向に高精度に加工され
たガイドレール2が適当な間隔で二本平行に固着され
る。4はY軸ベースであり,コの字形に作成され,コの
字の上下の下面両端近傍にそれぞれ前記X軸方向レール
に嵌入され摺動するスライダ3を固着し,この字形の縦
方向即ちY軸方向には高精度に加工されたガイドレール
5を固着する。12はX軸方向駆動源であり,固定ベース
1若しくは不動の位置に固設され, 駆動部は取付具13
によってY軸ベース4に取着される。8は試料を載置す
るための試料ステージである。 また固定ベース1の片側X軸方向には,試料ステージ
8のX軸方向の移動距離を正確に操作するためX位置セ
ンサスケール17を固着したスケール取付具18が固定具22
によって固定され,Y軸ベース4には前記X軸位置センサ
スケール17の測定位置を感知し駆動源にフイードバック
するX軸位置センサ16を取着する。 しかして前記するスライダ3をレール2に嵌入し駆動
源12のスイッチを入れると,この駆動源12によりY軸ベ
ース4はスライダ3を介してX軸方向に摺動し,その位
置は、X軸位置センサ16,X軸位置センサ用スケール17,X
軸位置センサ取付具18からなるX軸位置センサ系で測定
され,その値が駆動源にフイードバックされ,X軸入力信
号と1:1対応の位置で停止する。尚,この場合駆動源,
センサの種類は問わない。 14はY軸方向の駆動源であり,Y軸ベース4に固設さ
れ,駆動部は上記したガイドレール5に嵌合され摺動す
るスライダ6に取付具15によって取着される。そしてこ
のスライダ6には,フレキシブルな支持片として薄板7
を介して試料ステージ8を連結する。 またY軸ベース4の左端には,試料ステージ8のY軸
方向の移動距離を正確に操作するためY軸位置センサス
ケール20を固着したスケール取付具21が固定具23によっ
て固定される。そして前記試料ステージ8にはY軸位置
センサスケール20の測定位置を感知しその値を駆動源14
にフイードバックするY軸位置センサ19を取着する。し
かして前記するスライダ6をガイドレール5に嵌入し駆
動源14のスイッチを入れると,この駆動源14により試料
ステージ8はスライダ6を介してY軸方向に摺動し,そ
の位置は,Y軸位置センサ19,Y軸位置センサ用ケール20,Y
軸位置センサ取付具21からなるY軸位置センサ系で測定
さ,その値が駆動源14にフイードバックされ,Y軸入力信
号と1:1対応の位置で停止する。 前記する試料ステージ8の裏面には,第6図に示すよ
うに,ガス等で浮上させるための浮上用ガス溝11が設け
られると共に一部にはガス供給ポート孔10が穿設され,
表面側にはガス供給管9を取付ける。即ち,試料ステー
ジ8を固定する場合以外は移動時を含めガス供給装置
(図示せず)によって,ガス供給管9,ガス供給ポート10
を通じて加圧ガスが供給されたガス溝11にガスが満たさ
れ,第4図のP部拡大図である第5図に示すように,そ
の圧力で試料ステージ8と固定ベース1との間Lは数μ
mの間隔で常時保持されるのである。従って前記駆動源
12,14等によって試料ステージ8を移動させる場合,移
動時の摩擦係数は殆ど零となる。また試料ステージ8を
固定する場合は、減圧するか,若しくはガス供給ポート
10よりガスを抜き真空によれば良く,試料ステージ8自
身の重量又は真空圧でベース1に強固に固定される。 以上の説明から明らかな如く,移動時,試料ステージ
8は固定ベース1と一定の間隔を保ちつつX軸及びY軸
の入力信号に対応した位置に正確に移動される。この場
合,試料ステージ8は完全に浮上しているので移動時に
固定ステージから抵抗を受けず正確にX軸,Y軸の位置を
確保出来る。また,停止時にその位置を確保したい場合
は,ガスの噴出を停止するか減圧すれば試料ステージ8
と固定ベース1とは直接接触するので安定度が高くな
る。尚,移動時と停止時に高さが数μm差があるが,こ
の程度なら高さ方向の外乱による影響は殆ど無い。また
一般に高さ方向の差が問題になるようなステージには,Z
軸駆動機構を有しているので、この機構で補正可能であ
る。以上この発明の具体的一実施について詳述したが,
本出願にかかるX・Yステージは,図示例のものに限ら
れないのは勿論であり,この発明の技術的思想の創作と
して同一の範囲内で種々変形が可能であることはいうま
でもない。 例えば,ガイドレール2と5及びスライダ3と6は図
示例の如きボールまたはローラを使用した接触型のもの
だけでなく,非接触型のエアスライダのようなものであ
っても良い。また,駆動源12と14は実施例の場合,電磁
式のフォースモータで示したが,モータとスクリュの組
合せ,リニアモータ等であっても良い。更に実施例の場
合位置感知用のセンサ16,19はリニアエンコーダ式で示
したが,リニヤトランス式,磁歪式エンコーダ式又は試
料ステージ8上の搭載物の形状より位置を検出する機構
等であっても良い。更にまた,実施例の場合,移動ベー
ス4をコの字形としたが,ロの字形として試料ステージ
8の両側に連結用薄板を取付けても良いのである。 尚,本実施例のガス噴出機構は試料ステージ裏面は浮
上用ガス溝及びガス供給ポートを設けてこのガス供給ポ
ートにガスを供給する構造のものを示したが,固定ベー
スの方に上方にガスを噴出するガス噴出孔を多数設け,
そこからガスを均等に噴出させるようにしても良い。 〔発明の効果〕 以上詳述したように、この発明のX.Yステージは、噴
出機構により試料ステージを固定ベース上に浮上させる
と共に、試料ステージを移動機構のスライダに、上下方
向のみにフレキシブルな連結用薄板を介して固定するだ
けで、試料ステージの移動時、固定ベース上や移動機構
における凹凸による縦方向の振動が起こっても、その振
動はフレキシブルな連結用薄板によって吸収されるので
試料ステージの振動が非常に少ないし、試料ステージの
移動時は摩擦係数は殆ど零となるのでスライダにかかる
荷重も小さくなり、従って駆動力も小さくすることが出
来る。また、静止時試料ステージは固定ベースに密着し
て固定することも出来るので試料ステージの水平度は、
ガイドレールの精度には左右されず、また静止時の固着
力も大きい。さらに、従来の試料ステージと異なり固定
ベースと試料ステージとの間隔が移動時数ミリミクロン
としてステージ全体の高さを低くすることが可能とな
り、従って重心も低くなり外乱による横揺れが殆どなく
なる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明に係るX・Yステージの平面図,第2
図は正面図,第3図は側面図である。第4図は第1図の
A−A矢視断面図,第5図は第4図のP部拡大図,第6
図はステージ8の裏側の平面図である。 1……固定ベース、2……X軸方向レール 3……X軸スライダ、4……Y軸ベース 5……Y軸方向レール、6……X軸スライダ 7……連結用薄板、8……試料ステージ 9……ガス供給管 10……ガス供給ポート 11……浮上用ガスポート 12……X軸駆動源、14……Y軸駆動源

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.試料等を載置する試料ステージを、固定ベース上に
    設けた移動機構により移動させるX・Yステージであっ
    て、前記移動機構を、スライダと該スライダを進退させ
    るアクチュエータとから構成すると共に、前記固定ベー
    スに載置された前記試料ステージを前記スライダに固定
    する上下方向にのみフレキシブルな連結用薄板と、前記
    試料ステージを前記固定ベースから浮上させる噴出機構
    とを備えたことを特徴とするX・Yステージ。
JP61166378A 1986-07-14 1986-07-14 X・yステージ Expired - Fee Related JP2679015B2 (ja)

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