JP3085466B2 - ステージ装置 - Google Patents
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- JP3085466B2 JP3085466B2 JP02310413A JP31041390A JP3085466B2 JP 3085466 B2 JP3085466 B2 JP 3085466B2 JP 02310413 A JP02310413 A JP 02310413A JP 31041390 A JP31041390 A JP 31041390A JP 3085466 B2 JP3085466 B2 JP 3085466B2
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- stage member
- stage
- yoke
- magnetic
- rotation axis
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/28—Means for securing sliding members in any desired position
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/30—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members controlled in conjunction with the feed mechanism
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、対象物を載置して移動させるステージ装置
に関し、特に応答が速く高精度のステージ装置に関す
る。
に関し、特に応答が速く高精度のステージ装置に関す
る。
［従来の技術］ 種々のステージ装置が知られているが、以下制限的な
意味なく半導体製造装置用のステージ装置を例にとって
説明する。
意味なく半導体製造装置用のステージ装置を例にとって
説明する。
超LSI製造用露光ステージ装置においては、たとえば
ステージ面内において誤差0.01μｍ〜0.1μｍの高精度
な位置決めが要求される。このような高精度のステージ
装置に半導体ウエハをローディングすると、半導体ウエ
ハ厚さ方向のバラツキや、ローディングの際に生じる回
転方向のバラツキが問題となる。そこで、ウエハの厚み
方向の調整機構およびウエハの光軸（Ｘ線、電子線等の
入射軸も光軸と呼ぶ）回りの回転調整機構が必要とな
る。厚み方向の調整機構はウエハの種類（径）の違いに
よる厚さの差も補正できることが好ましく、数百μｍ程
度以上のストロークを有することが望まれる。また回転
調整機構は±１度程度以上の回転角度ストロークを有す
ることが望まれる。
ステージ面内において誤差0.01μｍ〜0.1μｍの高精度
な位置決めが要求される。このような高精度のステージ
装置に半導体ウエハをローディングすると、半導体ウエ
ハ厚さ方向のバラツキや、ローディングの際に生じる回
転方向のバラツキが問題となる。そこで、ウエハの厚み
方向の調整機構およびウエハの光軸（Ｘ線、電子線等の
入射軸も光軸と呼ぶ）回りの回転調整機構が必要とな
る。厚み方向の調整機構はウエハの種類（径）の違いに
よる厚さの差も補正できることが好ましく、数百μｍ程
度以上のストロークを有することが望まれる。また回転
調整機構は±１度程度以上の回転角度ストロークを有す
ることが望まれる。
第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にこのような目的のた
めの従来の技術による回転並進ステージ装置の例を示
す。
めの従来の技術による回転並進ステージ装置の例を示
す。
第５図（Ａ）は、回転並進ステージ装置の構成を全体
的に示す概略図である。ベース51の上に回転自在のベア
リング52を介して回転ステージ53が保持されれている。
回転ステージ53の上には、第５図（Ｂ）に示すような偏
心カム機構56が３組配置されている。３組の偏心カム機
構56の上にはチャックプレート58が載置されている。
的に示す概略図である。ベース51の上に回転自在のベア
リング52を介して回転ステージ53が保持されれている。
回転ステージ53の上には、第５図（Ｂ）に示すような偏
心カム機構56が３組配置されている。３組の偏心カム機
構56の上にはチャックプレート58が載置されている。
第５図（Ｂ）において、各偏心カム機構56はモータ55
と偏心カム54を有し、モータ55の駆動軸に偏心カム54の
軸が結合されている。モータ55を駆動することにより、
偏心カム54が回転すると軸の中心から直上部のカムの周
辺までの距離（高さ）が変化し、その上に載置されたチ
ャックプレート58を上下に移動させる。３組の偏心カム
機構を同期して駆動することにより、チャックプレート
58は水平に保たれたまま図中上下方向に並進運動を行な
う。
と偏心カム54を有し、モータ55の駆動軸に偏心カム54の
軸が結合されている。モータ55を駆動することにより、
偏心カム54が回転すると軸の中心から直上部のカムの周
辺までの距離（高さ）が変化し、その上に載置されたチ
ャックプレート58を上下に移動させる。３組の偏心カム
機構を同期して駆動することにより、チャックプレート
58は水平に保たれたまま図中上下方向に並進運動を行な
う。
なお、チャックプレート58を回転ステージ53に引付け
るため、複数箇所においてスプリング59がチャックプレ
ート58と回転ステージ53との間に結合されている。
るため、複数箇所においてスプリング59がチャックプレ
ート58と回転ステージ53との間に結合されている。
回転ステージ53の底面にはアーム61が結合され、外方
に突出して、第５図（Ｃ）に示すような回転ステージ53
の回転機構を構成している。
に突出して、第５図（Ｃ）に示すような回転ステージ53
の回転機構を構成している。
回転ステージ53から突出するアーム61に対してモータ
62とボールネジ63からなる直線型アクチュエータ64が係
合している。モータ62を回転させると、ボールネジ63の
先端が矢印方向にリニアに移動する。なお、アーム61を
所定の位置に戻すように、スプリング66が回転ステージ
53のアーム61とベース51との間に設けられている。
62とボールネジ63からなる直線型アクチュエータ64が係
合している。モータ62を回転させると、ボールネジ63の
先端が矢印方向にリニアに移動する。なお、アーム61を
所定の位置に戻すように、スプリング66が回転ステージ
53のアーム61とベース51との間に設けられている。
このようにして回転並進ステージ装置が構成される。
偏心カム56を駆動することにより並進運動が行なえ、モ
ータ62を駆動することにより、回転運動が行なえる。
偏心カム56を駆動することにより並進運動が行なえ、モ
ータ62を駆動することにより、回転運動が行なえる。
このような構成によれば、チャックプレート58の機械
的特性は、偏心カム機構の剛性の弱い部分で制限され、
ステージ装置全体として高精度を実現することは容易で
ない。また、図示の構成を垂直型ステージに利用しよう
とすると、重力の補償等、種々の問題が生じる。
的特性は、偏心カム機構の剛性の弱い部分で制限され、
ステージ装置全体として高精度を実現することは容易で
ない。また、図示の構成を垂直型ステージに利用しよう
とすると、重力の補償等、種々の問題が生じる。
本出願人は、高精度のステージ装置を実現するため、
対象物を載置するステージ部材を、直接駆動する型のス
テージ装置機構を提案している。
対象物を載置するステージ部材を、直接駆動する型のス
テージ装置機構を提案している。
第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に図示のような回転並
進ステージ装置の場合には、たとえば気体圧力によりベ
ローズを駆動して１軸方向にステージ部材を移動させる
と共に、ステージ部材の軸とその周囲にロータとステー
タを配置して直接モータを構成し、回転駆動を行なう構
成を提案した。
進ステージ装置の場合には、たとえば気体圧力によりベ
ローズを駆動して１軸方向にステージ部材を移動させる
と共に、ステージ部材の軸とその周囲にロータとステー
タを配置して直接モータを構成し、回転駆動を行なう構
成を提案した。
［発明が解決しようとする課題］ 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示したような、偏心
カムを用いるステージ装置によっては、高精度を実現す
ることは難しい。
カムを用いるステージ装置によっては、高精度を実現す
ることは難しい。
対象物を載置するステージ部材を直接駆動する型のス
テージ装置を開発することにより、高精度を実現するこ
とが可能となる。しかしながら、ステージ部材を応答性
よく駆動しようとすると、問題が残っている。
テージ装置を開発することにより、高精度を実現するこ
とが可能となる。しかしながら、ステージ部材を応答性
よく駆動しようとすると、問題が残っている。
ステージ部材は、十分な機械的強度を有するように設
計すると、無視できない慣性モーメントを有する。この
ような慣性モーメントを有するステージ部材を機械的力
によって駆動する際、ステージ部材の位置をモニタし、
なるべく早く目的とする位置にステージ部材を落着かせ
ようとしても、目標値を中心にしてステージ部材の位置
が振動し、なかなか目的とする位置に安定化しない。す
なわち、高精度で応答性のよいステージ部材を実現する
ことは難しかった。
計すると、無視できない慣性モーメントを有する。この
ような慣性モーメントを有するステージ部材を機械的力
によって駆動する際、ステージ部材の位置をモニタし、
なるべく早く目的とする位置にステージ部材を落着かせ
ようとしても、目標値を中心にしてステージ部材の位置
が振動し、なかなか目的とする位置に安定化しない。す
なわち、高精度で応答性のよいステージ部材を実現する
ことは難しかった。
本発明の目的は、応答が速く、高精度を実現すること
のできるステージ装置を提供することである。
のできるステージ装置を提供することである。
本発明のステージ装置は、対象物を載置するためのス
テージ部材と、前記ステージ部材を、回転軸を中心とし
て回転駆動するモータと、前記ステージ部材を、その回
転軸方向に並進駆動する並進駆動機構と、前記ステージ
部材の回転軸を取り囲むリング状のヨークと、前記ステ
ージ部材と前記ヨークとを接続する板バネであって、該
板バネが弾性変形したとき、該ステージ部材と該ヨーク
との回転軸に平行な方向の相対位置が変化し、前記ステ
ージ部材と前記ヨークとが同一の角速度で回転するよう
に両者を接続する前記板バネと、前記ヨークと所定のギ
ャップを介して対向し、共同して磁気回路を形成する磁
気回路部分、及び前記ギャップに配置された磁性流体を
含む磁気ダンパとを有する。
テージ部材と、前記ステージ部材を、回転軸を中心とし
て回転駆動するモータと、前記ステージ部材を、その回
転軸方向に並進駆動する並進駆動機構と、前記ステージ
部材の回転軸を取り囲むリング状のヨークと、前記ステ
ージ部材と前記ヨークとを接続する板バネであって、該
板バネが弾性変形したとき、該ステージ部材と該ヨーク
との回転軸に平行な方向の相対位置が変化し、前記ステ
ージ部材と前記ヨークとが同一の角速度で回転するよう
に両者を接続する前記板バネと、前記ヨークと所定のギ
ャップを介して対向し、共同して磁気回路を形成する磁
気回路部分、及び前記ギャップに配置された磁性流体を
含む磁気ダンパとを有する。
［作用］ 位置制御系を構成する場合、位置のみをモニタし、フ
ィードバックすると、駆動する力とモニタされたステー
ジ部材の位置とは近似的には２次微分の関係で結合され
るため、たとえば比例制御のみでは、系が不安定になる
ことは明らかである。また、通常機械系の摩擦力（ベア
リング部）が系のダンピング効果に寄与するが、位置決
め時にはかえって精度劣化の原因となる。このため、そ
れを小さくするよう設計されるため、ダンピングが小さ
くオーバーシュートが大きくなる傾向がある。これを解
決するためには、速度検出器を用いることが望ましい
が、狭い空間内でステージ装置を構成しようとすると、
速度モニタ手段を組込むことは難しい。
ィードバックすると、駆動する力とモニタされたステー
ジ部材の位置とは近似的には２次微分の関係で結合され
るため、たとえば比例制御のみでは、系が不安定になる
ことは明らかである。また、通常機械系の摩擦力（ベア
リング部）が系のダンピング効果に寄与するが、位置決
め時にはかえって精度劣化の原因となる。このため、そ
れを小さくするよう設計されるため、ダンピングが小さ
くオーバーシュートが大きくなる傾向がある。これを解
決するためには、速度検出器を用いることが望ましい
が、狭い空間内でステージ装置を構成しようとすると、
速度モニタ手段を組込むことは難しい。
磁性流体を用いた磁気ダンパを利用することにより、
ステージ部材の速度に比例したダンピング力が制御対象
に印加できるようになり、制御系のオーバーシュートを
低減することができる。磁性流体の発生する力は、ステ
ージ部材の移動速度が遅い間は、ほとんど０であり、移
動速度の増大と共に増大する。このため、安定で且つ滑
かな制御が行なわれる。
ステージ部材の速度に比例したダンピング力が制御対象
に印加できるようになり、制御系のオーバーシュートを
低減することができる。磁性流体の発生する力は、ステ
ージ部材の移動速度が遅い間は、ほとんど０であり、移
動速度の増大と共に増大する。このため、安定で且つ滑
かな制御が行なわれる。
また、磁束密度を変化させることでダンピング係数を
変化させることができ、したがってフィードバック量を
変化させることができる。
変化させることができ、したがってフィードバック量を
変化させることができる。
このようにして、応答性の高い高精度のステージ装置
が実現できる。
が実現できる。
［実施例］ 第１図に、本発明の実施例によるステージ装置を示
す。
す。
このステージ装置は、ウエハチャック上に半導体ウエ
ハを取入れる際、ウエハの回転方向にわずかなバラツキ
が生じること、およびウエハの厚さにバラツキがあるこ
とを修正するためのステージ装置である。
ハを取入れる際、ウエハの回転方向にわずかなバラツキ
が生じること、およびウエハの厚さにバラツキがあるこ
とを修正するためのステージ装置である。
チャックプレート10は、その上に半導体ウエハ11を載
置し、固定する装置であり、その軸方向および回転方向
の位置は、変位検出機構27、28によってモニタされてい
る。チャックプレート10は、ベローズ13の伸縮によって
鋼球15を介して、軸方向に駆動されると共に、ロータ1
7、ステータ18を含むモータによって回転方向に駆動さ
れる。
置し、固定する装置であり、その軸方向および回転方向
の位置は、変位検出機構27、28によってモニタされてい
る。チャックプレート10は、ベローズ13の伸縮によって
鋼球15を介して、軸方向に駆動されると共に、ロータ1
7、ステータ18を含むモータによって回転方向に駆動さ
れる。
ベローズ13は、気密な空間を形成し、エア導入口14よ
り導入されるエアーによって、その軸方向長さが調整さ
れる。ベローズ13の伸縮は、鋼球15を介してチャックプ
レート10に伝達される。チャックプレート10が軸上に変
位すると、チャックプレート10と回転ベアリング21とを
結合する板バネ22が軸方向に変位する。板バネ22は、た
とえば中央部に開口を形成した円盤状の板バネで形成さ
れる。なお、図示の構成においては、一対の板バネ部材
22で軸方向の変位許容手段を構成したが、各板バネ部材
をそれぞれ複数の平行配置された板バネで構成すること
もできる。また、ロータ17、ステータ18の間に働く力に
より、チャックプレート10は円周方向に回転駆動され
る。この回転駆動は、チャックプレート10と共に板バネ
22を回転させる。板バネ22の回転を許容させるため、チ
ャックプレート10に関連した部材と、ハウジング12に関
連した部材との間には、ベアリング21が設けられ、相対
的円周運動を可能にしている。また、チャックプレート
10の運動を規制するため、板バネ22の外周に結合して、
リング状ヨーク５が接続され、リング状ヨーク５と対向
してポールピース２、３が配置されている。ポールピー
ス２、３の間には軸方向に磁化された永久磁石１が結合
され、永久磁石１から発生する磁束がポールピース２、
３を通って、ギャップを介し、リング状ヨーク５に結合
する。リング状ヨーク５とポールピース２、３との間の
ギャップには、磁性流体７、８が配置されている。磁性
流体７、８は、磁束の強い部分に移動する性質を有し、
かつ磁性流体の速度に応じた粘性を発生させる。すなわ
ち、チャックプレート10が高速で回転しようとする時に
は、リング状ヨーク５も同様の角速度で回転しようと
し、ポールピース２、３との間の相対速度を高くする。
このため、磁性流体７、８は強い粘性を発揮し、チャッ
クプレート10の運動を制限する。
り導入されるエアーによって、その軸方向長さが調整さ
れる。ベローズ13の伸縮は、鋼球15を介してチャックプ
レート10に伝達される。チャックプレート10が軸上に変
位すると、チャックプレート10と回転ベアリング21とを
結合する板バネ22が軸方向に変位する。板バネ22は、た
とえば中央部に開口を形成した円盤状の板バネで形成さ
れる。なお、図示の構成においては、一対の板バネ部材
22で軸方向の変位許容手段を構成したが、各板バネ部材
をそれぞれ複数の平行配置された板バネで構成すること
もできる。また、ロータ17、ステータ18の間に働く力に
より、チャックプレート10は円周方向に回転駆動され
る。この回転駆動は、チャックプレート10と共に板バネ
22を回転させる。板バネ22の回転を許容させるため、チ
ャックプレート10に関連した部材と、ハウジング12に関
連した部材との間には、ベアリング21が設けられ、相対
的円周運動を可能にしている。また、チャックプレート
10の運動を規制するため、板バネ22の外周に結合して、
リング状ヨーク５が接続され、リング状ヨーク５と対向
してポールピース２、３が配置されている。ポールピー
ス２、３の間には軸方向に磁化された永久磁石１が結合
され、永久磁石１から発生する磁束がポールピース２、
３を通って、ギャップを介し、リング状ヨーク５に結合
する。リング状ヨーク５とポールピース２、３との間の
ギャップには、磁性流体７、８が配置されている。磁性
流体７、８は、磁束の強い部分に移動する性質を有し、
かつ磁性流体の速度に応じた粘性を発生させる。すなわ
ち、チャックプレート10が高速で回転しようとする時に
は、リング状ヨーク５も同様の角速度で回転しようと
し、ポールピース２、３との間の相対速度を高くする。
このため、磁性流体７、８は強い粘性を発揮し、チャッ
クプレート10の運動を制限する。
チャックプレート10が、所定の位置に配置された時に
は、ロック機構25が起動され、チャックプレート10をハ
ウジング12に対して相対的に固定する。チャックプレー
ト10がハウジング12に対して固定された後は、ロータ17
およびステータ18によって構成されるモータに駆動電流
を供給する必要がなくなり、またベローズ13内にエア導
入口14を介して気体を供給する必要もなくなる。
は、ロック機構25が起動され、チャックプレート10をハ
ウジング12に対して相対的に固定する。チャックプレー
ト10がハウジング12に対して固定された後は、ロータ17
およびステータ18によって構成されるモータに駆動電流
を供給する必要がなくなり、またベローズ13内にエア導
入口14を介して気体を供給する必要もなくなる。
第１図の構成においては、チャックプレート10の回転
方向および軸方向の運動に応じて、板バネ22の中央部分
が運動する。板バネ22の外周に結合されたリング状ヨー
ク５は、ベアリング21によって回転運動は行なうが、そ
の軸方向位置を確定されている。板バネ22の変形によっ
てチャックプレート10が軸方向変位を生じても、リング
状ヨーク５の軸方向位置は確定している。そのため、磁
性流体７、８は、ポールピース２、３と、リング状ヨー
ク５の回転に対して、制動力を発揮する。チャックプレ
ート10が急速に動こうとする場合、その起動に対する制
動効果を磁性流体７、８が発揮する。一定の高速回転を
続けた後、チャックプレート10が停止しようとする際に
は、磁性流体７、８が制動する力を弱め、滑らかな停止
を実現させる。
方向および軸方向の運動に応じて、板バネ22の中央部分
が運動する。板バネ22の外周に結合されたリング状ヨー
ク５は、ベアリング21によって回転運動は行なうが、そ
の軸方向位置を確定されている。板バネ22の変形によっ
てチャックプレート10が軸方向変位を生じても、リング
状ヨーク５の軸方向位置は確定している。そのため、磁
性流体７、８は、ポールピース２、３と、リング状ヨー
ク５の回転に対して、制動力を発揮する。チャックプレ
ート10が急速に動こうとする場合、その起動に対する制
動効果を磁性流体７、８が発揮する。一定の高速回転を
続けた後、チャックプレート10が停止しようとする際に
は、磁性流体７、８が制動する力を弱め、滑らかな停止
を実現させる。
第１図に示すようなステージ装置において、チャック
プレートを駆動しようとする際には、ベローズ13または
モータ17、18を介して、チャックプレートに力が作用す
る。
プレートを駆動しようとする際には、ベローズ13または
モータ17、18を介して、チャックプレートに力が作用す
る。
第２図は、良好な応答時のトルクと、粘性抵抗が小さ
く、不安定な系における実際に発生するトルクとの関係
を示す概念図である。
く、不安定な系における実際に発生するトルクとの関係
を示す概念図である。
粘性抵抗が非常に小さい系においては、７頁に述べた
理由により系の安定正が損なわれる。このため、良好時
の応答波形Ｄに比べ、トルクが振動的になり（Ｒ）、し
たがって位置のオーバーシュート、整定に時間がかかる
という問題が起こる。このような、オーバーシュート成
分や振動成分等を防止するためには、駆動されるステー
ジ部材に対して、適切な制動を印加することが有効であ
る。
理由により系の安定正が損なわれる。このため、良好時
の応答波形Ｄに比べ、トルクが振動的になり（Ｒ）、し
たがって位置のオーバーシュート、整定に時間がかかる
という問題が起こる。このような、オーバーシュート成
分や振動成分等を防止するためには、駆動されるステー
ジ部材に対して、適切な制動を印加することが有効であ
る。
第３図は、磁性流体を利用することによって、ステー
ジ部材に制動をかける原理を説明するための概略図であ
る。
ジ部材に制動をかける原理を説明するための概略図であ
る。
第３図、上部分に示す絵は、第１図のステージ装置に
おける制動関連部分を抽出した概略拡大図である。
おける制動関連部分を抽出した概略拡大図である。
リング状ヨーク５は、ウエハチャック10と共に運動す
る部材であり、鉄等の高透磁率の材料で形成されてい
る。このリング状ヨーク５と対向するように、磁石装置
４の磁極が配置されている。この磁石装置４は、第１図
においては、永久磁石１とそれを挾むポールピース２、
３によって構成されている。磁石装置４のＮ極およびＳ
極とリング状ヨーク５との間には、磁性流体７、８が配
置されている。磁性流体７、８は、それぞれ磁束密度の
高い領域に集中する性質を有する。このため、磁石装置
４の磁極と対向するリング状ヨークとの間に磁性流体が
選択的に配置される。
る部材であり、鉄等の高透磁率の材料で形成されてい
る。このリング状ヨーク５と対向するように、磁石装置
４の磁極が配置されている。この磁石装置４は、第１図
においては、永久磁石１とそれを挾むポールピース２、
３によって構成されている。磁石装置４のＮ極およびＳ
極とリング状ヨーク５との間には、磁性流体７、８が配
置されている。磁性流体７、８は、それぞれ磁束密度の
高い領域に集中する性質を有する。このため、磁石装置
４の磁極と対向するリング状ヨークとの間に磁性流体が
選択的に配置される。
磁性流体７、８は第３図下部に示すように、リング状
５と磁石装置４との間との相対的速度ｖに対して摩擦力
を変化させる。すなわち、第３図下部に示すように、相
対速度が速くなるにしたがって発生する力は大きくな
る。ここで重要なことは、磁石装置４とリング状ヨーク
句との間の相対速度が０の時には、発生する力も０であ
ることである。すなわち、ウエハチャック10が運動を開
始する際には、磁性流体があってもその影響による制動
力はほとんど０である。しかしながら、ウエハチャック
が駆動されるにしたがってその速度が増し、その速度に
したがって制動力が発生する。このような制動のため、
発生する速度の制御が有効になされ、オーバーシュート
によるハンチングが減少する。
５と磁石装置４との間との相対的速度ｖに対して摩擦力
を変化させる。すなわち、第３図下部に示すように、相
対速度が速くなるにしたがって発生する力は大きくな
る。ここで重要なことは、磁石装置４とリング状ヨーク
句との間の相対速度が０の時には、発生する力も０であ
ることである。すなわち、ウエハチャック10が運動を開
始する際には、磁性流体があってもその影響による制動
力はほとんど０である。しかしながら、ウエハチャック
が駆動されるにしたがってその速度が増し、その速度に
したがって制動力が発生する。このような制動のため、
発生する速度の制御が有効になされ、オーバーシュート
によるハンチングが減少する。
磁束密度の変化等によって、磁性流体の特性を第３図
点線または一点鎖線のように変化させれば、フィードバ
ック量を制御することができる。
点線または一点鎖線のように変化させれば、フィードバ
ック量を制御することができる。
第４図は、本発明の他の実施例によるステージ装置を
概略的に示す。
概略的に示す。
本実施例においては、第１図に示す実施例と同等の作
用を行なう部分に対しては、同等の番号を付してある。
用を行なう部分に対しては、同等の番号を付してある。
第１図の実施例においては、板バネ22に関してその固
定側に磁性流体を備えた磁気回路が形成された。このた
め、第１図の構成においては、ウエハチャックの軸方向
に対する変位に対しては、磁性流体は何の作用も及さな
かった。
定側に磁性流体を備えた磁気回路が形成された。このた
め、第１図の構成においては、ウエハチャックの軸方向
に対する変位に対しては、磁性流体は何の作用も及さな
かった。
第４図に示す実施例においては、ウエハチャック10の
運動に直接対応して、リング状ヨーク35が運動し、この
リング状ヨーク35の運動と固定側にあるポールピース3
2、33との間の相対的運動に基づき、制動力が発生す
る。すなわち、リング状ヨーク35は板バネ22に関して、
固定側ではなく、可動側に結合されており、ハウジング
12に固定されるリング状ヨーク32、33は、このように配
置されたリング状ヨーク35と対向している。磁性流体3
7、38は、ウエハチャック10と直接結合されたリング状
ヨーク35と、固定ベース側に固定されたポールピース3
2、33との間のギャップに配置されている。このように
構成することにより、リング状ヨーク35は円周方向およ
び軸方向に運動を行なうことができる。このため、ウエ
ハチャック10の円周方向および軸方向の運動に対応し
て、磁性流体37、38は制動力を発生する。
運動に直接対応して、リング状ヨーク35が運動し、この
リング状ヨーク35の運動と固定側にあるポールピース3
2、33との間の相対的運動に基づき、制動力が発生す
る。すなわち、リング状ヨーク35は板バネ22に関して、
固定側ではなく、可動側に結合されており、ハウジング
12に固定されるリング状ヨーク32、33は、このように配
置されたリング状ヨーク35と対向している。磁性流体3
7、38は、ウエハチャック10と直接結合されたリング状
ヨーク35と、固定ベース側に固定されたポールピース3
2、33との間のギャップに配置されている。このように
構成することにより、リング状ヨーク35は円周方向およ
び軸方向に運動を行なうことができる。このため、ウエ
ハチャック10の円周方向および軸方向の運動に対応し
て、磁性流体37、38は制動力を発生する。
このようにして、ウエハチャック10の運動に対応した
制動力を発生させることにより、ウエハチャック10を所
望の位置に応答性よく制御することが可能となる。
制動力を発生させることにより、ウエハチャック10を所
望の位置に応答性よく制御することが可能となる。
なお、半導体ウエハを受取り、軸方向および回転方向
に粗動するステージ装置を例として説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。たとえば、２次元平
面内で任意の方向に駆動されるステージ装置に対して
も、同様の構成を採用することができる。運動するステ
ージ部材と、静止側との間に磁性流体を配置し、速度に
応じた制動を発生させることにより、目標とする位置に
速かにステージ部材を駆動することが可能となる。
に粗動するステージ装置を例として説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。たとえば、２次元平
面内で任意の方向に駆動されるステージ装置に対して
も、同様の構成を採用することができる。運動するステ
ージ部材と、静止側との間に磁性流体を配置し、速度に
応じた制動を発生させることにより、目標とする位置に
速かにステージ部材を駆動することが可能となる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の変
更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明で
あろう。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ステージ装置
のステージ部材の運動に応じた制動力が発生するため、
ステージ装置の運動における運動力、制御力等のオーバ
ーシュートが抑制され、目標位置にステージ部材を制御
するまでの時間が短縮化される。
のステージ部材の運動に応じた制動力が発生するため、
ステージ装置の運動における運動力、制御力等のオーバ
ーシュートが抑制され、目標位置にステージ部材を制御
するまでの時間が短縮化される。
第１図は、本発明の実施例によるステージ装置を示す概
略断面図、 第２図は、第１図の実施例における発生するトルクの特
性を説明するためのグラフ、 第３図は、第１図の実施例における磁性流体の発生する
制動力を説明するための概略斜視図およびグラフ、 第４図は、本発明の他の実施例によるステージ装置の構
成を示す断面図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の技術によるス
テージ装置の構成を説明するための断面図、機構図、平
面図である。 図において、 １、31……永久磁石 ２、３、32、33……ポールピース ５、35……リング状ヨーク ７、８、37、38……磁性流体 10……チャックプレート 11……半導体ウエハ 12……ハウジング、13……ベローズ 14……エア導入口、15……鋼球 17……ロータ、18……ステータ 21……ベアリング、22……板バネ 25……ロック機構 27、28……変位検出機構 52……ベアリング、54……偏心カム 55……モータ 56……偏心カム機構 58……チャックプレート 59……スプリング
略断面図、 第２図は、第１図の実施例における発生するトルクの特
性を説明するためのグラフ、 第３図は、第１図の実施例における磁性流体の発生する
制動力を説明するための概略斜視図およびグラフ、 第４図は、本発明の他の実施例によるステージ装置の構
成を示す断面図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の技術によるス
テージ装置の構成を説明するための断面図、機構図、平
面図である。 図において、 １、31……永久磁石 ２、３、32、33……ポールピース ５、35……リング状ヨーク ７、８、37、38……磁性流体 10……チャックプレート 11……半導体ウエハ 12……ハウジング、13……ベローズ 14……エア導入口、15……鋼球 17……ロータ、18……ステータ 21……ベアリング、22……板バネ 25……ロック機構 27、28……変位検出機構 52……ベアリング、54……偏心カム 55……モータ 56……偏心カム機構 58……チャックプレート 59……スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−68163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−51124（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−240439（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−21074（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 5/22 520 H01L 21/30 503
Claims (2)
- 【請求項１】対象物を載置するためのステージ部材と、 前記ステージ部材を、回転軸を中心として回転駆動する
モータと、 前記ステージ部材を、その回転軸方向に並進駆動する並
進駆動機構と、 前記ステージ部材の回転軸を取り囲むリング状のヨーク
と、 前記ステージ部材と前記ヨークとを接続する板バネであ
って、該板バネが弾性変形したとき、該ステージ部材と
該ヨークとの回転軸に平行な方向の相対位置が変化し、
前記ステージ部材と前記ヨークとが同一の角速度で回転
するように両者を接続する前記板バネと、 前記ヨークと所定のギャップを介して対向し、共同して
磁気回路を形成する磁気回路部分、及び前記ギャップに
配置された磁性流体を含む磁気ダンパと を有するステージ装置。 - 【請求項２】対象物を載置するためのステージ部材と、 前記ステージ部材を、回転軸を中心として回転駆動する
モータと、 前記ステージ部材を、その回転軸方向に並進駆動する並
進駆動機構と、 前記ステージ部材に固定され、該ステージ部材と共に回
転するリング状のヨークと、 前記ヨークと所定のギャップを介して対向し、共同して
磁気回路を形成する磁気回路部分、及び前記ギャップに
配置された磁性流体を含む磁気ダンパと 可動端が前記ステージ部材に固定され、固定端が前記磁
気回路部分に固定された板バネであって、該板バネが弾
性変形したとき、前記ヨークと前記磁気回路部分との回
転軸に平行な方向の相対位置が変化するように前記ステ
ージ部材と前記磁気回路部分とを接続する前記板バネと を有するステージ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02310413A JP3085466B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | ステージ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02310413A JP3085466B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | ステージ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183550A JPH04183550A (ja) | 1992-06-30 |
| JP3085466B2 true JP3085466B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=18004964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02310413A Expired - Fee Related JP3085466B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | ステージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085466B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP02310413A patent/JP3085466B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04183550A (ja) | 1992-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |