JP5026455B2

JP5026455B2 - Ｘｙステージ装置、半導体検査装置、及び半導体露光装置

Info

Publication number: JP5026455B2
Application number: JP2009065933A
Authority: JP
Inventors: 史紀牧野; 靖小梁川; 龍太中島
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: CN101840879A; US8517363B2; JP2010219390A; KR20100105458A; TWI412099B; TW201044493A; KR101176781B1; US20100250004A1; CN101840879B

Description

本発明は、ＸＹステージ装置、並びにＸＹステージ装置を備えた半導体検査装置及び半導体露光装置に関する。

従来のＸＹステージ装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、定盤上においてＸ軸方向に移動するＸ軸移動体（Ｘ方向可動体）と、定盤上においてＹ軸方向に移動すると共にＸ軸移動体のＸ軸方向の移動をガイドするＹ軸移動体（Ｙ方向可動体）と、を具備するものが知られている。このようなＸＹステージ装置では、Ｙ軸移動体のＸ軸方向両端部が、Ｙ軸移動体のＹ軸方向の移動をガイドする一対の転がりガイド（転がり案内軸受け）によって定盤上でそれぞれ支持されている。

特許第３６８７３６２号公報

ここで、上記のＸＹステージ装置では、前述のように、Ｙ軸移動体のＸ軸方向両端部が一対の転がりガイドで支持されることから、Ｙ軸移動体におけるＺ軸回り回転方向の角度であるヨーイング角度（以下、単に「ヨーイング角度」という）は、転がりガイドの組付け精度に依存し易いものとなる。そのため、Ｙ軸移動体のヨーイング角度を所望に制御することが困難である。

また、Ｙ軸移動体におけるＸ軸方向両端部が一対の転がりガイドで支持される場合、Ｙ軸移動体は、Ｘ軸方向に完全拘束されることになるため、例えば温度変化に起因する熱応力によって、Ｙ軸移動体にひずみ等が生じるおそれがある。その結果、このＹ軸移動体にガイドされるＸ軸移動体は、その走り精度が低下してしまう。

そこで、本発明は、Ｙ軸移動体のヨーイング角度を所望に制御でき、且つ、Ｘ軸移動体の走り精度を高めることができるＸＹステージ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るＸＹステージ装置は、定盤上においてＸ軸方向に移動するＸ軸移動体と、定盤上においてＹ軸方向に移動すると共にＸ軸移動体のＸ軸方向の移動をガイドするＹ軸移動体と、を具備するＸＹステージ装置であって、Ｘ軸方向に互いに離間して設けられ、Ｙ軸移動体をＹ軸方向に駆動する一対の駆動手段と、Ｙ軸移動体におけるＺ軸回り回転方向の角度であるヨーイング角度を検出するための検出手段と、検出手段によって検出したヨーイング角度に基づいて、一対の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、Ｙ軸移動体を定盤上で支持する一対の支持手段と、を備え、一対の支持手段の一方は、Ｙ軸移動体のＹ軸方向の移動をガイドすると共にヨーイング方向におけるＹ軸移動体の所定の弾力性が得られるようにヨーイング方向の剛性が設定されるガイドレール及びランナブロックを有する転がりガイドであり、一対の支持手段の他方は、Ｙ軸移動体を定盤に対して非接触で支持するエアパッドであることを特徴とする。

このＸＹステージ装置では、Ｙ軸移動体をＹ軸方向に駆動する一対の駆動手段の駆動が、ヨーイング角度に基づいて制御手段で制御される。よって、ヨーイング角度に応じて一対の駆動手段のそれぞれを適宜制御する（例えば、それぞれの推力に差が付加されるよう制御する）ことができ、Ｙ軸移動体のヨーイング角度を所望に制御することが可能となる。加えて、Ｙ軸移動体を支持する一対の支持手段の一方が転がりガイドであり、他方がエアパッドである。よって、Ｙ軸移動体においては、Ｘ軸方向に完全拘束されないことから、例えば熱応力によって生じるひずみ等を逃がして抑制することが可能となる。その結果、Ｙ軸移動体にガイドされるＸ軸移動体の走り精度を高めることができる。
また、転がりガイド１１はガイドレール及びランナブロックを有し、これらの断面積、長さ、材質等の構成が、ヨーイング方向におけるＹ軸移動体の所定の弾力性が得られるようなヨーイング方向の剛性に設定されることにより、転がりガイドを用いた場合でもヨーイング角度の制御を好適に行うことが出来る。

また、制御手段は、ヨーイング角度が０となるように一対の駆動手段の動作を制御することが好ましい。この場合、ヨーイング角度が０の状態で変動しないようにＹ軸移動体を保持することができる。

また、検出手段は、Ｘ軸方向に互いに離間して設けられ、Ｙ軸移動体におけるＹ軸方向の位置を検出する一対のリニアスケールであることが好ましい。この場合、Ｙ軸移動体のＹ軸方向位置を検出できると共に、各検出値の差に基づきヨーイング角度を検出できる。

また、一対の駆動手段は、一対のシャフトモータである場合がある。

また、エアパッドは、その支持高さが調整可能に構成されていることが好ましい。この場合、エアパッドの支持高さを調整することで、Ｙ軸移動体の水平状態を容易に調整することが可能となる。

また、エアパッドは、Ｙ軸移動体を球面支持するよう構成されていることが好ましい。この場合、Ｙ軸移動体が球面支持されることから、Ｙ軸移動体において生じるひずみ等をエアパッドによっても逃がすことができ、その結果、Ｘ軸移動体の走り精度を一層高めることが可能となる。

また、本発明に係る半導体検査装置は、上記のＸＹステージ装置を備えたことを特徴とする。さらにまた、本発明に係る半導体露光装置は、上記のＸＹステージ装置を備えたことを特徴とする。これら半導体検査装置及び半導体露光装置においても、Ｙ軸移動体のヨーイング角度を所望に制御し且つＸ軸移動体の走り精度を高めるという上記作用効果が奏される。

本発明によれば、Ｙ軸移動体のヨーイング角度を所望に制御でき、且つ、Ｘ軸移動体の走り精度を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るＸＹステージ装置を示す斜視図である。図１のＸＹステージ装置を示す側面図である。図１のIII−III線に沿っての断面図である。図１のIV−IV線に沿っての断面図である。図１のＹ軸移動体の定盤側を示す斜視図である。図１の転がりガイドを示すための図１のIII−III線に沿っての拡大概略断面図である。図１のＹ軸リフトエアパッドを示すための図１のIII−III線に沿っての拡大概略断面図である。

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、以下の説明においては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。

図１は本発明の一実施形態に係るＸＹステージ装置を示す斜視図、図２は図１のＸＹステージ装置を示す側面図、図３は図１のIII−III線に沿っての断面図、図４は図１のIV−IV線に沿っての断面図、図５は図１のＹ軸移動体の定盤側を示す斜視図である。

図１〜３に示すように、本実施形態のＸＹステージ装置１は、半導体を検査するための半導体検査装置、又は半導体を露光するための半導体露光装置に使用されるものである。このステージ装置１は、定盤２、Ｘ軸移動体３及びＹ軸移動体４を備え、Ｘ軸移動体３及びＹ軸移動体４の双方が共に定盤２に支持されて該定盤２上を移動するいわゆるサーフェス型ステージである。

定盤２は、長方体状を呈しており、例えば石材で形成されている。この定盤２の盤面２ａは、平面加工が施されてその平面度が高められている。

Ｘ軸移動体３は、矩形環状断面の板状を呈しており、定盤２上において水平方向の一方向であるＸ軸方向に移動するものである。このＸ軸移動体３は、図５に示すように、その下面側に取り付けられたＸ軸リフトエアパッド５によって、盤面２ａに鉛直方向であるＺ軸方向に非接触で支持され、盤面２ａ上を非接触で滑走可能となっている。

このＸ軸移動体３は、図４に示すように、Ｙ軸移動体４のガイドビーム９（後述）に外挿されると共に、その内面側に設けられたヨーエアパッド６によってガイドビーム９の両側面９ｃ，９ｃを非接触で挟み込むように構成されている。これにより、Ｘ軸移動体３は、ガイドビーム９に沿って移動可能とされ、Ｘ軸方向に沿って移動可能となっている。

Ｘ軸リフトエアパッド５は、定盤２に向けて気体を噴出する気体静圧軸受として機能するものであり、図５に示すように、Ｘ軸移動体３の安定度を高めるべく静定状態で支持するため、３つ設けられている。このＸ軸リフトエアパッド５は、プリロード調整が可能とされている。具体的には、Ｘ軸リフトエアパッド５のパッド部７の下面に形成された吸入孔（不図示）によって、盤面２ａに対して所望の吸着力で真空吸着が可能となっている。これにより、Ｘ軸移動体３は、Ｚ軸方向の変位が抑制されている。

ヨーエアパッド６は、ガイドビーム９に向けて気体を噴出する気体静圧軸受として機能するものであり、Ｘ軸移動体３の内面側においてガイドビーム９を介して対向する位置に２対（計４つ）設けられている。

図１に戻り、Ｙ軸移動体４は、定盤２上において水平方向におけるＸ軸方向の直交方向であるＹ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸移動体３のＸ軸方向の移動をガイドするものである。Ｙ軸移動体４は、Ｘ軸方向に延びる柱状のガイドビーム９と、このガイドビーム９のＸ軸方向両端部にそれぞれ設けられた一対のステー１０と、を含んでいる。

ガイドビーム９は、断面矩形状を呈し、Ｘ軸移動体３に内挿されている。このガイドビーム９は、Ｘ軸移動体３のＸ軸方向に沿う移動を案内するものである。

このＹ軸移動体４のＸ軸方向一端部（図示左側端部）は、転がりガイド（支持手段の一方）１１によって、盤面２ａにＺ軸方向に接触支持されていると共にＹ軸方向の移動が案内されている。また、Ｙ軸移動体４のＸ軸方向他端部（図示右側端部）は、図２，３に示すように、Ｙ軸リフトエアパッド（エアパッド，支持手段の他方）１２によって盤面２ａにＺ軸方向に非接触で支持され、盤面２ａ上を非接触で滑走可能となっている。

また、ＸＹステージ装置１は、図１に示すように、一対のＸ軸シャフトモータ１３Ａ，１３Ｂ、一対のＹ軸シャフトモータ（シャフトモータ，駆動手段）１４Ａ，１４Ｂ、Ｘ軸リニアスケール１５、一対のＹ軸リニアスケール（リニアスケール，検出手段）１６Ａ，１６Ｂ、及びコントローラ（制御手段）１７を備えている。

Ｘ軸シャフトモータ１３Ａ，１３Ｂは、Ｘ軸移動体３をＸ軸方向に駆動するためのものであり、Ｙ軸方向に互いに離間して配置されている。Ｘ軸シャフトモータ１３Ａ，１３Ｂは、固定子としてのＸ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂと、可動子としての一対のＸ軸コイル部１９Ａ，１９Ｂと、をそれぞれ含んで構成されている。Ｘ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂは、その内部に磁石を有しており、Ｘ軸移動体３に対しＹ軸方向の外側位置にてＸ軸方向に沿ってそれぞれ延在している。そして、これらＸ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂは、Ｙ軸移動体４のステー１０に設けられた固定ブロック２０にそれぞれ固定され、Ｙ軸移動体４に固定されている。

図４に示すように、Ｘ軸コイル部１９Ａ，１９Ｂは、Ｘ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂに沿ってそれぞれ可動するものであり、その内部にＸ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂを取り囲むコイルをそれぞれ有している。Ｘ軸コイル部１９Ａ，１９Ｂは、Ｘ軸シャフト部１８Ａ，１８Ｂにそれぞれ外挿されると共に、Ｘ軸移動体３のＸ軸方向に沿う側面３ｂ，３ｂにそれぞれ固定されている。これにより、Ｘ軸シャフトモータ１３Ａ，１３Ｂでは、そのＸ軸コイル部１９Ａ，１９Ｂに所定電流が印加されると、電磁相互作用によってＸ軸コイル部１９Ａ，１９ＢがＸ軸方向に移動され、その結果、Ｘ軸移動体３がＸ軸方向に移動されることになる。

図１に示すように、Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂは、Ｙ軸移動体４をＹ軸方向に駆動するためのものであり、Ｘ軸方向に互いに離間して配置されている。Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂは、固定子としてのＹ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂと、可動子としてのＹ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂと、をそれぞれ含んで構成されている。Ｙ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂは、その内部に磁石を有しており、定盤２上におけるＸ軸方向の両端部において定盤２の盤面２ａとの間に空間Ａ１，Ａ２がそれぞれ形成されるようにして、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれ延在している。そして、これらＹ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂは、定盤２の四隅に設けられた固定ブロック２３にそれぞれ固定され、定盤２に直接固定されている。

図３に示すように、Ｙ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂは、Ｙ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂに沿ってそれぞれ可動するものであり、その内部にＹ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂを取り囲むコイルをそれぞれ有している。Ｙ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂは、Ｙ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ外挿されると共に、Ｙ軸移動体４のステー１０，１０にそれぞれ固定されている。これにより、Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂでは、そのＹ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂに所定電流が印加されると、電磁相互作用によってＹ軸コイル部２２Ａ，２２ＢがＹ軸方向に移動され、その結果、Ｙ軸移動体４がＹ軸方向に移動されることになる。また、Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂが互いに協動するようＹ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂに所定電流が印加されると、Ｙ軸コイル部２２Ａ，２２ＢがＹ軸方向の互いに異なる向きに移動され、その結果、Ｙ軸移動体４がヨーイング方向に回転されることになる。

Ｘ軸リニアスケール１５は、スケール２４及びスケールヘッド２５を有している。スケール２４は、ガイドビーム９の一側面９ｃ側においてＸ軸方向に沿って取り付けられており、光学的な目盛が刻まれている。スケールヘッド２５は、Ｘ軸移動体３においてスケール２４に対応する位置に取り付けられており、例えばスケール２４の光学的な目盛に照射したレーザ光の反射光を受光してスケール２４との位置関係に応じた信号を取得する。これにより、Ｘ軸リニアスケール１５では、かかる信号に基づきＸ軸移動体３のＸ軸方向における位置が検出されることになる。

図３に示すように、Ｙ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間して配置されており、上記Ｘ軸リニアスケール１５と同様に、スケール２６Ａ，２６Ｂ及びスケールヘッド２７Ａ，２７Ｂをそれぞれ有している。スケール２６Ａ，２６Ｂは、定盤２のＸ方向両端部においてＹ軸方向に沿ってそれぞれ取り付けられており、光学的な目盛が刻まれている。スケールヘッド２７Ａ，２７Ｂは、Ｙ軸移動体４の各ステー１０においてスケール２６Ａ，２６Ｂに対応する位置にそれぞれ取り付けられており、例えばスケール２６Ａ，２６Ｂに照射したレーザ光の反射光をそれぞれ受光してスケール２６Ａ，２６Ｂとの位置関係に応じた信号を取得する。

これにより、Ｙ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂでは、かかる信号に基づきＸ軸移動体３のＸ軸方向位置が検出されると共に、検出したＹ軸移動体４の位置の差に基づきＹ軸移動体４のヨーイング角度（ヨー誤差，回転誤差）が検出されることになる。

図１に示すように、コントローラ１７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成されている。このコントローラ１７は、ＸＹステージ装置１の動作を制御するためのものであり、Ｘ軸リニアスケール１５で検出したＸ軸移動体３のＸ軸方向位置に基づきＸ軸シャフトモータ１３Ａ，１３Ｂの駆動を制御する。これと共に、Ｙ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂで検出したＹ軸移動体４のＹ軸方向位置及びヨーイング角度に基づきＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂの駆動を制御する（詳しくは後述）。

ここで、上述した転がりガイド１１及びＹ軸リフトエアパッド１２に関して、以下に詳細に説明する。

図６は図１の転がりガイドを示すための図１のIII−III線に沿っての拡大概略断面図であり、図７は図１のＹ軸リフトエアパッドを示すための図１のIII−III線に沿っての拡大概略断面図である。

図６に示すように、転がりガイド１１は、Ｙ軸移動体４のＸ軸方向一端部を定盤２に接触するよう支持し且つガイドする接触式のものであり、ガイドレール２８と、ランナブロック２９と、を備えている。

ガイドレール２８は、定盤２の盤面２ａのＸ軸方向一端部において、Ｙ軸方向に沿って延在している。具体的には、ガイドレール２８は、Ｙ軸シャフトモータ１４ＡのＹ軸シャフト部２１Ａよりも定盤２側に位置するように、つまり、Ｙ軸シャフト部２１Ａと定盤２との間の空間Ａ１に入り込むように、定盤２上の固定部ブロック２３，２３間に延設されている（図１参照）。換言すると、Ｙ軸シャフト部２１Ａは、ガイドレール２８上に配置されている。

ランナブロック２９は、下向きに開口する断面コの字状を呈し、Ｙ軸シャフトモータ１４ＡのＹ軸シャフト部２１Ａよりも定盤２側に位置するように、つまり、Ｙ軸シャフト部２１Ａと定盤２との間の空間Ａ１に入り込むように、ステー１０の下面１０ｂにＹ軸方向に沿って２つ並設されている（図５参照）。換言すると、Ｙ軸シャフト部２１Ａは、ランナブロック２９上に配置されている。

このランナブロック２９は、その内部に、ガイドレール２８に摺動するためのローラ又はボール（不図示）が設けられ、ガイドレール２８に摺動可能に係合されている。これにより、転がりガイド１１は、Ｙ軸移動体４のＸ軸方向一端部を、Ｘ軸及びＺ軸方向に拘束しつつＹ軸方向に案内することになる。

また、転がりガイド１１では、ガイドレール２８及びランナブロック２９の断面積、長さ、材質等の構成が適宜選択され、そのヨーイング方向の剛性が適宜設定されている。これにより、Ｙ軸移動体４のヨーイング角度の制御を好適に行うべく、ヨーイング方向におけるＹ軸移動体４の所定弾性力が得られようになっている。

図７に示すように、Ｙ軸リフトエアパッド１２は、定盤２に向けて気体を噴出する気体静圧軸受として機能するものであり、Ｙ軸移動体４のＸ軸方向他端部に１つ設けられている。このＹ軸リフトエアパッド１２は、パッド部３０と支持部３１とを有している。

パッド部３０は、その一部がＹ軸シャフトモータ１４ＢのＹ軸シャフト部２１Ｂよりも定盤２側に位置するように設けられている。つまり、Ｙ軸リフトエアパッド１２は、その少なくとも一部がＹ軸シャフト部２１Ｂと定盤２との間の空間Ａ２に入り込むように設けられている。換言すると、Ｙ軸シャフト部２１Ｂは、パッド部３０上に配置されている。

支持部３１は、Ｚ軸方向を軸線方向とする軸体であり、Ｙ軸移動体４及びパッド部３０を互いに連結している。この支持部３１においてＹ軸移動体４側の先端部３１ａは、例えばネジ結合によってＹ軸移動体４と連結されている。これにより、Ｙ軸リフトエアパッド１２では、そのリフト量（支持高さ）が調整可能とされている。

一方、支持部３１においてパッド部３０側の先端部３１ｂは、例えば球面支持結合によってパッド部３０と連結されている。具体的には、先端部３１ｂが回動球体を有し、この回動球体が円錐状に窪む球面座３２に摺動可能に嵌着されている。これにより、Ｙ軸移動体４は、Ｙ軸リフトエアパッド１２で球面支持されることになる。

また、Ｙ軸リフトエアパッド１２は、上記Ｘ軸リフトエアパッド５と同様に、プリロード調整が可能とされている。具体的には、図５に示すように、パッド部３０の下面に形成された吸入孔（不図示）によって、盤面２ａに対して所望の吸着力で真空吸着が可能となっており、Ｙ軸移動体４では、Ｚ軸方向の変位が抑制されている。

以上のように構成されたＸＹステージ装置１では、Ｘ軸移動体３をＸ軸方向の所定位置に移動させる場合、Ｘ軸リニアスケール１５でＸ軸移動体３のＸ軸方向位置が検出される。この検出値に基づいてＸ軸シャフトモータ１３Ａ，１３ＢのＸ軸コイル部１９Ａ，１９Ｂに印加する駆動電流がコントローラ１７で制御される。これにより、Ｘ軸リフトエアパッド５によって盤面２ａに非接触支持されたＸ軸移動体３にあっては、ヨーエアパッド６によってガイドビーム９に対し非接触にガイドされ、盤面２ａを滑走するようＸ軸方向に可動される。

また、Ｙ軸移動体４をＹ軸方向の所定位置に移動させる場合、Ｙ軸リニアスケール１６Ａ，１６ＢでＹ軸移動体４のＹ軸方向位置が検出される。この検出値に基づいてＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４ＢのＹ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂに印加する駆動電流がコントローラ１７で制御される。これにより、Ｘ軸方向一端部が転がりガイド１１によって接触支持され且つＸ軸方向他端部がＹ軸リフトエアパッド１２によって非接触支持されたＹ軸移動体４にあっては、そのＸ軸方向一端部が転がりガイド１１によって接触ガイドされ、盤面２ａを滑走するようＹ軸方向に可動される。

ここで、ＸＹステージ装置１においては、Ｙ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂで検出されたヨーイング角度に基づいてＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂが協動され、Ｙ軸移動体４がＺ軸回り回転方向（以下、「ヨーイング方向」という）に可動される。具体的には、検出されたヨーイング角度が０となるように（ヨーイング誤差を打ち消すように）Ｙ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂそれぞれに駆動電流が印加され、Ｙ軸コイル部２２Ａ，２２Ｂの推力に差が付加され、Ｙ軸移動体４がヨーイング方向に回転される。その結果、Ｙ軸移動体４は、Ｘ軸移動体３をＸ軸方向に移動させる場合やＹ軸移動体４をＹ軸方向に移動させる場合でも、ヨーイング角度が０の状態で変動しないように保持されることになる。

以上、本実施形態では、Ｙ軸移動体４をＹ軸方向に駆動するＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂが、検出されたヨーイング角度に基づきコントローラ１７によって協調制御される。よって、検出されたヨーイング角度に応じてＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂを協動させ、Ｙ軸移動体４のヨーイング角度を所望に制御することが可能となる。つまり、ヨーイング制御を可能にしてヨーイング精度を改善することができる。

加えて、上述したように、Ｙ軸移動体４のＸ軸方向一端部が転がりガイド１１で支持され、他端部がＹ軸リフトエアパッド１２で支持されている。よって、Ｙ軸移動体４において片側は、Ｘ軸方向に完全拘束されない（フリーな状態になる）ことから、例えば熱応力によって生じるひずみや反り等の変形を逃がして抑制する（許容する）ことが可能となる。よって、本実施形態では、熱膨張による逃げのための構造を実現でき、熱膨張によるＹ軸移動体４の変形を低減することが可能となる。その結果、Ｙ軸移動体３のガイドビーム９の変形が抑制され、このガイドビーム９にガイドされるＸ軸移動体３の走り精度、すなわち、Ｘ軸移動体３の移動中における真直度、角度等の性能を高めることができる。

また、本実施形態では、上述したように、Ｘ軸方向に互いに離間して設けられた一対のＹ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂを用いてＹ軸移動体４のヨーイング角度を検出している。よって、Ｙ軸移動体４のＹ軸方向位置を検出できると共に、検出値の差に基づきヨーイング角度を検出することができる。さらに、別途にヨーイング角度を検出する機器を設ける必要なく、Ｙ軸移動体４の位置及びヨーイング角度を簡便に検出することが可能となる。

特に、一対のＹ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂを用いると、これらの間の中間のＹ軸移動体４位置（つまり、Ｙ軸移動体４の中央位置）をも精度よく検出することができる。本実施形態のようにＸＹステージ装置１が半導体検査装置又は半導体露光装置に使用されるものであると、かかる効果は顕著となる。これは、半導体検査装置又は半導体露光装置においては、通常、検査又は露光のための光学系がＹ軸移動体４の中央位置上に配置されるためである。

また、本実施形態のＹ軸リフトエアパッド１２では、上述したように、支持高さが調整可能とされている。そのため、Ｙ軸移動体４の転がりガイド１１側（一端部）に対し、Ｙ軸移動体４のＹ軸リフトエアパッド１２側（他端部）の高さが等しくなるよう容易に調整することができる。その結果、Ｙ軸移動体４の水平状態を容易に調整して保持することが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、Ｙ軸リフトエアパッド１２がＹ軸移動体４を球面支持するように構成されており、Ｙ軸リフトエアパッド１２とＹ軸移動体４とが互いに回転可能となっている。そのため、Ｙ軸移動体４にて生じるひずみや反り等を一層逃がすことができ、Ｘ軸移動体３の走り精度を一層高めることが可能となると共に、Ｙ軸リフトエアパッド１２をＹ軸移動体４に容易に組付け・調整することができる。

また、本実施形態の転がりガイド１１では、上述したように、ヨーイング方向におけるＹ軸移動体４の所定弾性力が得られようヨーイング方向の剛性が適宜設定されているため、Ｙ軸移動体４のヨーイング角度を好適に制御することが可能となる。よって、適当な剛性を有する転がりガイド１１が選択され、ヨーイング精度を向上することが可能となる。なお、転がりガイド１１のヨーイング方向の剛性が高くなり過ぎると、かかる剛性にＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂの推力が打ち勝てずにヨーイング角度の制御が困難になるため、転がりガイド１１のヨーイング方向の剛性はヨーイング制御に関して重要要素であるといえる。

また、本実施形態においては、以下の作用効果も奏される。すなわち、上述したように、Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４ＢにおけるＹ軸シャフト部２１Ａ，２１Ｂと定盤２との間の空間Ａ１，Ａ２に、転がりガイド１１とＹ軸リフトエアパッド１２の一部とがそれぞれ入り込んでいる。そのため、Ｙ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂを備えたことによる空間構成が好適になり、例えばＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂが定盤２の側面に配置せざるを得ない従来のステージ装置に比べ、フットプリント（ＸＹステージ装置１の設置面積）を小さくすることができ、一層の小型化が可能となる。

ちなみに、本実施形態のＸＹステージ装置１は、上述したように、Ｘ軸移動体３及びＹ軸移動体４の双方が定盤２に支持され、且つＸ軸移動体３の移動がＹ軸移動体４にガイドされるサーフェス型ステージ装置である。よって、ＸＹステージ装置１は、Ｙ軸移動体４上にてＸ軸移動体３が支持され移動されるステージ装置（いわゆるスタック型移動ステージ装置）に対し、構造上フットプリントが大きく水平方向に大型化し易い。よって、フットプリントを小さくして一層の小型化を実現する上記効果は、ＸＹステージ装置１のようなサーフェス型ステージ装置にとって特に有効なものである。

また、本実施形態では、Ｙ軸移動体４の定盤２に対する支持が、２つのランナブロック２９と１つのＹ軸リフトエアパッド１２との３点支持であって静定状態とされているため、Ｙ軸移動体４の安定度が高められている。

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。

例えば、上記実施形態は、Ｘ軸移動体３及びＹ軸移動体４を備えたＸＹステージ装置１であるが、Ｘ軸移動体３上に設けられＺ軸方向に移動するＺ軸移動体をさらに備えたＸＹＺステージ装置としてもよく、Ｘ軸移動体３上に設けられＺ軸回り回転方向（θｚ）に回転するθ軸移動体をさらに備えたＸＹθステージ装置としてもよく、これらＺ軸移動体及びθ軸移動体をさらに備えたＸＹＺθステージ装置としてもよい。

また、上記実施形態では、検出手段として一対のＹ軸リニアスケール１６Ａ，１６Ｂを用いたが、Ｙ軸移動体４のヨーイング角度を検出できるものであれば、その他の検出手段であってもよい。また、駆動手段として一対のＹ軸シャフトモータ１４Ａ，１４Ｂを用いたが、これに限定されず、Ｘ軸方向に互いに離間して設けられＹ軸移動体４をＹ軸方向に駆動する一対の駆動手段であればよい。

また、上記実施形態では、転がりガイド１１とＹ軸リフトエアパッド１２の一部とが空間Ａ１，Ａ２にそれぞれ入り込んでいるが、転がりガイド１１とＹ軸リフトエアパッド１２の何れかの少なくとも一部が空間Ａ１，Ａ２にそれぞれ入り込んでいればよい。また、Ｙ軸シャフト部２１Ａと定盤２との間の空間Ａ１に転がりガイド１１が完全に入り込んでいるが、少なくとも一部が入り込んでいればよい。

なお、本発明のＸＹステージ装置は、上述した半導体検査装置又は半導体露光装置だけでなく種々の装置に適用可能なものである。

１…ＸＹステージ装置、２…定盤、３…Ｘ軸移動体、４…Ｙ軸移動体、１１…転がりガイド（支持手段の一方）、１２…Ｙ軸リフトエアパッド（エアパッド，支持手段の他方）、１４Ａ，１４Ｂ…Ｙ軸シャフトモータ（シャフトモータ，駆動手段）、１６Ａ，１６Ｂ…Ｙ軸リニアスケール（リニアスケール，検出手段）、１７…コントローラ（制御手段）。

Claims

定盤上においてＸ軸方向に移動するＸ軸移動体と、前記定盤上においてＹ軸方向に移動すると共に前記Ｘ軸移動体の前記Ｘ軸方向の移動をガイドするＹ軸移動体と、を具備するＸＹステージ装置であって、
前記Ｘ軸方向に互いに離間して設けられ、前記Ｙ軸移動体を前記Ｙ軸方向に駆動する一対の駆動手段と、
前記Ｙ軸移動体におけるＺ軸回り回転方向の角度であるヨーイング角度を検出するための検出手段と、
前記検出手段によって検出した前記ヨーイング角度に基づいて、前記一対の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
前記Ｙ軸移動体を前記定盤上で支持する一対の支持手段と、を備え、
前記一対の支持手段の一方は、前記Ｙ軸移動体の前記Ｙ軸方向の移動をガイドすると共にヨーイング方向における前記Ｙ軸移動体の所定の弾力性が得られるようにヨーイング方向の剛性が設定されるガイドレール及びランナブロックを有する転がりガイドであり、前記一対の支持手段の他方は、前記Ｙ軸移動体を前記定盤に対して非接触で支持するエアパッドであることを特徴とするＸＹステージ装置。
前記制御手段は、前記ヨーイング角度が０となるように前記一対の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ装置。
前記検出手段は、前記Ｘ軸方向に互いに離間して設けられ、前記Ｙ軸移動体における前記Ｙ軸方向の位置を検出する一対のリニアスケールであることを特徴とする請求項１又は２記載のＸＹステージ装置。
前記一対の駆動手段は、一対のシャフトモータであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のＸＹステージ装置。
前記エアパッドは、その支持高さが調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ装置。
前記エアパッドは、前記Ｙ軸移動体を球面支持するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸＹステージ装置。
請求項１〜３の何れか一項記載のＸＹステージ装置を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
請求項１〜４の何れか一項記載のＸＹステージ装置を備えたことを特徴とする半導体露光装置。