JP5369992B2 - Stage equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筐体に固定される対象物と可動フレームに固定される対象物との水平方向相対位置を調整するステージ装置に関する。 The present invention relates to a stage device that adjusts a horizontal relative position between an object fixed to a casing and an object fixed to a movable frame.
ステージ装置は、ベースプレート上の可動フレームを水平面内で移動/回転させるアクチュエータを備える。「ベースプレート」は、可動フレームを載置する平坦精度の高い上面を有しており、「定盤」と呼ばれることもある。可動フレームの水平面内位置と鉛直軸回り角度の3自由度を制御するために、ステージ装置は少なくとも3個のアクチュエータを備えている。 The stage device includes an actuator that moves / rotates a movable frame on the base plate in a horizontal plane. The “base plate” has an upper surface with high flatness on which the movable frame is placed, and is sometimes called a “surface plate”. In order to control the three degrees of freedom of the position of the movable frame in the horizontal plane and the angle around the vertical axis, the stage device includes at least three actuators.
高い位置決め精度が要求されるステージ装置の応用として半導体露光装置がある(例えば特許文献1)。以下では、「半導体露光装置」を単に「露光装置」と称する。露光装置は、半導体ウエハを位置決めするウエハ用ステージユニット、ウエハに照射する照射光のパターンを規定するレクチルを位置決めするレクチル用ステージユニットを備える。レクチル用ステージユニットのベースプレートと可動フレームは、枠形状を有しており、可動フレームに固定されたレクチルを照射光が通過できるようになっている。レクチル用ステージユニットとウエハ用ステージユニットの間には、レクチルを通過した照射光を集光するためのレンズなどを含む光学ユニットが配置されている。レクチル用ステージユニット、光学ユニット、ウエハ用ステージユニットがこの順で配置されている。レクチルを通過した照射光は、光学ユニットを通して調整され、半導体ウエハ上の所定の位置に正確に照射される。半導体装置の微細化に伴い、露光装置等に適用されるステージ装置の位置決め精度の向上が求められている。 There is a semiconductor exposure apparatus as an application of a stage apparatus that requires high positioning accuracy (for example, Patent Document 1). Hereinafter, the “semiconductor exposure apparatus” is simply referred to as “exposure apparatus”. The exposure apparatus includes a wafer stage unit for positioning a semiconductor wafer and a reticle stage unit for positioning a reticle that defines a pattern of irradiation light applied to the wafer. The base plate and the movable frame of the stage unit for the reticle have a frame shape so that the irradiation light can pass through the reticle fixed to the movable frame. Between the reticle stage unit and the wafer stage unit, an optical unit including a lens for collecting the irradiation light that has passed through the reticle is arranged. A reticle stage unit, an optical unit, and a wafer stage unit are arranged in this order. The irradiation light that has passed through the reticle is adjusted through the optical unit and is accurately irradiated to a predetermined position on the semiconductor wafer. With the miniaturization of semiconductor devices, there is a need to improve the positioning accuracy of stage devices applied to exposure devices and the like.
ステージ装置は、2個の対象物の水平方向相対位置を調整する装置である。上記した露光装置の場合であれば、レクチル用ステージユニットは、レクチルと光学ユニットの水平方向相対位置を調整する。半導体ウエハ用ステージユニットは、半導体ウエハと光学ユニットの水平方向相対位置を調整する。光学ユニットは、筐体に固定される。ステージユニットのベースプレートも筐体に取り付けられる。可動フレームをベースプレートに対して高精度に位置決めすることができても、筐体とベースプレートが高精度に位置合わせされていなければ、レクチルと光学ユニットの位置合わせの精度、或いは、半導体ウエハと光学ユニットの位置合わせの精度が低下してしまう。本発明は、2個の対象物の水平方向相対位置を高精度に調整することのできるステージ装置を提供する。 The stage device is a device that adjusts the relative position in the horizontal direction of two objects. In the case of the above exposure apparatus, the reticle stage unit adjusts the horizontal relative position of the reticle and the optical unit. The semiconductor wafer stage unit adjusts the horizontal relative position of the semiconductor wafer and the optical unit. The optical unit is fixed to the housing. The base plate of the stage unit is also attached to the housing. Even if the movable frame can be positioned with high precision relative to the base plate, if the casing and the base plate are not aligned with high precision, the precision of the alignment between the reticle and the optical unit, or the semiconductor wafer and the optical unit The accuracy of the alignment will be reduced. The present invention provides a stage apparatus that can adjust the horizontal relative position of two objects with high accuracy.
以下では、筐体に固定される対象物を第1対象物と称し、可動フレームに固定される対象物を第2対象物と称する。露光装置の場合、光学ユニットが第1対象物に相当し、レクチル或いは半導体ウエハが第2対象物に相当する。 Below, the target object fixed to a housing | casing is called a 1st target object, and the target object fixed to a movable frame is called a 2nd target object. In the case of the exposure apparatus, the optical unit corresponds to the first object, and the reticle or the semiconductor wafer corresponds to the second object.
本明細書によって開示される新規なステージ装置は、第1対象物を固定する筐体と、筐体に支持されているベースプレートと、ベースプレートの上面に水平面内で移動可能に配置されている可動フレームと、可動フレームを水平面内で位置決めするアクチュエータを備えている。このステージ装置は、筐体に、ベースプレートの下面の少なくとも3点を点接触にて支持する支持部と、ベースプレートの側面に当接する水平位置基準部が設けられている。さらに、ベースプレートの側面を水平位置基準部に押し当てる弾性部材が筐体に取り付けられている。 A novel stage device disclosed in this specification includes a housing for fixing a first object, a base plate supported by the housing, and a movable frame that is disposed on an upper surface of the base plate so as to be movable in a horizontal plane. And an actuator for positioning the movable frame in a horizontal plane. In this stage apparatus, a support part that supports at least three points on the lower surface of the base plate by point contact and a horizontal position reference part that comes into contact with the side surface of the base plate are provided on the casing. Further, an elastic member that presses the side surface of the base plate against the horizontal position reference portion is attached to the housing.
支持部は、ベースプレートを下から支えているだけであって、ベースプレートの鉛直方向位置は拘束するが、水平方向の移動を拘束しない。このステージ装置は、ベースプレートが筐体に強固に固定されてはおらず、下からの支持と水平位置基準部へ向けての水平方向の付勢によって位置決めされている。このステージ装置は、複数個所(好ましくは3点)の点接触によって、ベースプレートの鉛直方向の位置精度を高めている。筐体に対するベースプレートの水平方向の相対位置は、筐体に設けられている水平位置基準部が定める。上記のステージ装置は、ベースプレートを水平位置基準部に押し当てることによって、ベースプレートの水平方向の位置精度を高めている。このステージ装置は、下からの支持と水平位置基準部への水平付勢によって、鉛直方向の位置決めと水平方向の位置決めを分離し、筐体に対するベースプレートの高精度位置決めを実現している。このステージ装置は、第1対象物を固定する筐体と、第2対象物を固定する可動フレームの位置基準となるベースプレートを高精度に位置合わせすることができるので、第1対象物と第2対象物の水平面内での相対位置を高精度に調整することができる。 The support part only supports the base plate from below, and restrains the vertical position of the base plate, but does not restrain the movement in the horizontal direction. In this stage apparatus, the base plate is not firmly fixed to the casing, and is positioned by support from below and urging in the horizontal direction toward the horizontal position reference portion. In this stage apparatus, the position accuracy in the vertical direction of the base plate is enhanced by point contact at a plurality of points (preferably three points). The horizontal relative position of the base plate with respect to the housing is determined by a horizontal position reference portion provided in the housing. In the above stage device, the base plate is pressed against the horizontal position reference portion, thereby improving the position accuracy of the base plate in the horizontal direction. This stage device separates vertical positioning and horizontal positioning by supporting from below and horizontally biasing the horizontal position reference portion, and realizes high-precision positioning of the base plate with respect to the housing. Since this stage apparatus can align the housing | casing which fixes a 1st target object, and the base plate used as the position reference of the movable frame which fixes a 2nd target object with high precision, a 1st target object and a 2nd The relative position of the object in the horizontal plane can be adjusted with high accuracy.
筐体には、可動フレームの第1側面に当接する第1と第2の水平位置基準部と、第1側面と交差する位置関係にある可動フレーム第2側面に当接する第3の水平位置基準部が設けられている。3箇所の水平位置基準部によって、ベースプレートの水平位置と水平面内回転角度が定まる。上記の位置関係を満足する3個の水平位置基準部は、ベースプレートの自由な熱膨張/収縮を許容する。即ち、ベースプレートは、3個の水平位置基準部との接触を維持しながら、膨張/収縮が妨げられることがない。仮に、ベースプレートが筐体に強固に固定されている場合、筐体からの拘束力によって、ベースプレートの膨張/収縮に伴ってベースプレートが面外方向に変形してしまう。ベースプレートの対向する2側面が水平位置基準部で拘束されている場合も同様である。上記した位置関係の3個の水平位置基準部を有するステージ装置では、ベースプレートの自由な膨張/収縮が許容されるので、ベースプレートの面外変形が生じ難い。ベースプレートの面外変形は可動フレームの位置決め精度を損なうが、上記の特徴を有するステージ装置は、熱環境の変化に対して2個の対象物の相対位置決め精度の低下を抑制する。 The housing includes first and second horizontal position reference portions that are in contact with the first side surface of the movable frame, and a third horizontal position reference that is in contact with the second side surface of the movable frame that is in a positional relationship intersecting the first side surface. Is provided . The horizontal position of the base plate and the horizontal plane rotation angle are determined by the three horizontal position reference portions. The three horizontal position reference portions satisfying the above positional relationship allow free thermal expansion / contraction of the base plate. That is, the base plate is not prevented from expanding / contracting while maintaining contact with the three horizontal position reference portions. If the base plate is firmly fixed to the housing, the base plate is deformed in the out-of-plane direction with the expansion / contraction of the base plate due to the restraining force from the housing. The same applies when the two opposing side surfaces of the base plate are constrained by the horizontal position reference portion. In the stage apparatus having the three horizontal position reference parts having the above-described positional relationship, the base plate is allowed to freely expand / contract, and therefore, the base plate is hardly deformed out of plane. Although the out-of-plane deformation of the base plate impairs the positioning accuracy of the movable frame, the stage device having the above-described characteristics suppresses a decrease in the relative positioning accuracy of the two objects with respect to changes in the thermal environment.
さらに、ベースプレートの下面が回転自在な球部材を介して支持されていることが好ましい。回転自在な球部材は、ベースプレートが膨張/収縮する際にベースプレート下面と支持部の間の摺動を抑制する。 Furthermore, it is preferable that the lower surface of the base plate is supported via a rotatable ball member. The rotatable ball member suppresses sliding between the lower surface of the base plate and the support portion when the base plate expands / contracts.
本発明によれば、2個の対象物の水平方向相対位置を高精度に調整することのできるステージ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stage apparatus which can adjust the horizontal direction relative position of two target objects with high precision can be provided.
実施例では、ステージ装置の一典型例として、半導体ウエハの露光装置1を説明する。図1に露光装置1の模式的側面図を示す。露光装置1は、2個のステージユニット(第1ステージユニット2、第2ステージユニット8)、光源4、及び、光学ユニット6を備える。光源4と光学ユニット6は、露光装置1の筐体10に固定されている。第1ステージユニット2は、レクチルMを位置決めするためのユニットであり、第2ステージユニット8は、半導体ウエハWを位置決めするためのユニットである。
In the embodiment, a semiconductor wafer exposure apparatus 1 will be described as a typical example of a stage apparatus. FIG. 1 shows a schematic side view of the exposure apparatus 1. The exposure apparatus 1 includes two stage units (a
第1ステージユニット2は、ベースプレート50、可動フレーム40、アクチュエータ20を備えており、可動フレーム40にレクチルMが固定されている。アクチュエータ20が可動フレーム40を動かしてレクチルMの水平位置を調整する。第1ステージユニット2は、筐体10に設けられた支持部12と水平位置基準部15によって支持されている。第2ステージユニット8は、第1ステージユニット2と同じ構造を有しており、その可動フレーム9に半導体ウエハWが固定されている。なお、アクチュエータ20、支持部12、水平位置基準部15の詳細な構造については後述する。
The
露光装置1の機能を説明する。光源4から発射された光Lは、レクチルMを通過することによって所望の照射パターンに成形される。レクチルM通過後の照射光は、光学ユニット6を通過することによって照射パターンが縮小され、半導体ウエハWに照射される。半導体ウエハWの所定の位置に正確に照射パターンを照射するため、第1ステージユニット2がレクチルMの水平位置を調整し、第2ステージユニット8が半導体ウエハWの水平位置を調整する。半導体装置の高度化に伴い、露光装置には、照射パターンを高精度に半導体ウエハWの所定位置へ照射する能力が求められている。
The function of the exposure apparatus 1 will be described. The light L emitted from the light source 4 is shaped into a desired irradiation pattern by passing through the reticle M. The irradiation light after passing through the reticle M passes through the
露光装置1の技術的特徴のいくつかは、ステージユニットの構造に備えられている。以下、第1ステージユニット2の構造を説明する。なお、第2ステージユニット8も同じ構造を有しているので、第2ステージユニット8については説明を省略する。
Some technical features of the exposure apparatus 1 are provided in the structure of the stage unit. Hereinafter, the structure of the
図2に第1ステージユニット2の平面図を示す。なお、図2では、レクチルMの図示を省略するとともに、第1ステージユニット2のベースプレート50を支持する筐体10の支持部12と水平位置基準部15の図示を省略している。
FIG. 2 shows a plan view of the
可動フレーム40は、上面が平面のベースプレート50の上面に気体軸受(エアベアリング)によって浮上する。気体軸受の構造については後述する。レクチルMを通過した照射光が通過できるように、可動フレーム40は矩形の枠型である。なお、ベースプレート50にも矩形の貫通孔が設けられているが、図2ではその図示を省略している。
The
ベースプレート50には3個のアクチュエータ20a、20b、及び20cが配置されており、それらのアクチュエータ群が可動フレーム40の水平方向位置と鉛直軸回りの角度を調整する。各アクチュエータは、伸縮ロッド21の先端が可動フレーム40の側面に当接している。「可動フレーム40の側面」とは、水平方向を向いている面を意味する。3個のアクチュエータの伸縮ロッドを夫々適宜に伸縮することによって、可動フレーム40の水平方向位置と鉛直軸回りの角度が調整される。
Three
より具体的には、第1アクチュエータ20aの先端と第2アクチュエータ20bの先端が可動フレーム40の第1側面40aに当接し、第3アクチュエータ20cの先端が第2側面40bに当接している。アクチュエータの先端には回転自在な球部材23が取り付けられており、球部材23を介してアクチュエータ先端と可動フレーム側面が当接している。3個のアクチュエータは同じ構造を有しているので、以下では第1アクチュエータ20aについてその構造を詳細に説明する。
More specifically, the tip of the
伸縮ロッド21の両側にばね22が配置されている。ばね22は、第1アクチュエータ20aと可動フレーム40を連結しており、可動フレーム40を第1アクチュエータ20aの先端に向けて付勢している。即ち、第1ステージユニット2は、ばね22の付勢力によってアクチュエータの先端と可動フレーム40との接触を維持する。ばね22は、可動フレーム40をアクチュエータ先端に押し当てる弾性部材の一例に相当する。
図3に、アクチュエータ先端部の拡大断面図を示す。図3は、図2において破線で囲った部分の拡大断面図に相当する。図面を見やすくするため図3では、球部材23と小球27には、断面を示すハッチングを省略している。伸縮ロッド21の先端には、半球状の窪み24が設けられている。窪み24に球部材23が遊嵌している。球部材23が窪みから飛び出すことを防止するために、リテーナ25が取り付けられている。球部材23の一部が、リテーナ25の孔から外側へ突出している。
FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the actuator tip. 3 corresponds to an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a broken line in FIG. In order to make the drawing easy to see, hatching indicating a cross section is omitted from the
窪み24の表面と球部材23の間には、半球シェル状のスペーサ26とともに、3個の小球27が配置されている。スペーサ26には3個の孔が等間隔に設けられており、各小球27が各孔に嵌っている。スペーサ26は、3個の小球27の相対位置を維持する。
Three
球部材23は、リテーナ25から飛び出している部分で可動フレーム40の平坦な側面40aに点接触している。アクチュエータ20aを駆動すると、即ち、ロッド21を伸縮すると、可動フレーム40がアクチュエータの先端に対して相対的に動く。側面40aの動きに合わせて球部材23と小球27が回転するので、可動フレーム40とアクチュエータ先端の間で摺動が生じない。また、前述したように可動フレーム40は気体軸受によってベースプレート50から浮上している。浮上/着地のときにも可動フレーム40の側面がアクチュエータ先端に対して上下動するが、このときも球部材23と小球27の回転によって、可動フレーム40とアクチュエータ先端の間には摺動が生じない。
The
上記したように、第1ステージユニット2は、可動フレーム40が気体軸受によって浮上しているという特徴と、可動フレーム40の鉛直側面とアクチュエータ先端が回転自在な球部材によって点接触しているという特徴を有している。これらの2つの特徴によって、第1ステージユニット2は、可動フレーム40に摺動箇所がない。そのため、可動フレーム40が動くときに生じる発塵を顕著に抑制することができる。可動フレーム40周辺の発塵は可動フレーム40の位置決め精度に悪影響を与えるが、実施例のステージユニット(露光装置1)は発塵を抑制することによって高い位置決め精度を維持することができる。
As described above, the
第1ステージユニット2では、小球群27がベアリングの機能を果し、球部材23とこれを遊嵌している窪み24の表面にも摺動部分が存在しない。また、球部材23と可動フレーム40の側面が点接触していることも、摺動を抑制する効果に寄与している。第2ステージユニット8も、第1ステージユニット2と同じ構造を有しており、発塵を抑制することができる。発塵を抑制するという効果は、気体軸受に替えて磁気軸受を採用しても得られる。
In the
露光装置1が備える第1ステージユニット2は、斥力と吸引力を発生する非接触型軸受の採用によって可動フレーム40の位置が上下方向に変動し難く、かつ、斥力と吸引力の併用に起因する可動フレームの面外変形を抑制するという効果も有する。次に、この点について説明する。
The
図4に、可動フレーム40の底面図を示す。前述したように、可動フレーム40は、中央を照射光が通過するために、枠形状をなしている。可動フレーム40の枠の底面は、ベースプレート50の上面に面する。可動フレーム40の底面の四隅に、軸受41が設けられている。夫々の軸受41は、一つの正圧部42と、その両端に隣接する2つの負圧部46a、46bを有している。正圧部42は、可動フレーム40をベースプレート50の上面から浮上させる斥力を発生し、負圧部46a、46bは、可動フレーム40をベースプレート50へ引き付ける吸引力を発生する。正圧部42は斥力部の一例に相当し、負圧部46a、46bは、吸引部の一例に相当する。斥力と吸引力がバランスする位置で可動フレーム40は保持される。
FIG. 4 shows a bottom view of the
図5に、軸受41の拡大図を示す。なお、図5の下方に、軸受41が作動してベースプレート50の上に可動フレーム40が浮上しているときの圧力プロファイルを示す。図5下方のグラフは、図5の左右方向に沿った正圧部42と負圧部46a、46bの圧力プロファイルを示す。
FIG. 5 shows an enlarged view of the
正圧部42は、全体が可動フレーム40の底面よりも僅かに突出している平面段丘であり、その上面に正圧溝43が形成されている。正圧溝43は、図5に示すように、中央で十字にクロスしているとともに、十字の各先端が正圧部の側面に沿って延びている。正圧部42の略中央において、雰囲気圧よりも高い圧力の空気を正圧溝43へ供給する噴出孔44が正圧溝43内に設けられている。噴出孔44は、高圧の空気を供給するポンプ(不図示)に通じている。可動フレーム40がベースプレート50の上に載った状態で噴出孔44から高圧空気を噴き出すと、高圧の空気は正圧溝43から正圧部42の段丘上面へと拡がり、図5下のグラフの範囲P3が示すように、正圧部42は雰囲気圧(大気圧)よりも高い圧力を発生する。正圧部42が発生する圧力によって、可動フレーム40が浮上する。
The
負圧部46aと46bは同じ構造を有しているので以下では負圧部46aについて説明する。負圧部46aは、全体が可動フレーム40の底面よりも僅かに突出している平面段丘であり、その上面に負圧溝47が形成されている。負圧部46aは、全体が野球のホームベースのような五角形をなしている。負圧部46aの矩形側の底辺が正圧部42に隣接しており、鋭角の頂点が正圧部42から最も遠くに位置している。別言すれば、負圧部46aでは、正圧部42の中心と負圧部46aの中心を結ぶ直線に交差する方向における幅が正圧部42から離れるにつれて小さくなっている。
Since the
負圧溝47は、負圧部46aの輪郭に沿って伸びており、閉じたループを形成している。負圧溝47では、正圧部42の中心と負圧部46aの中心を結ぶ直線に交差する方向における溝間の幅が、正圧部42から離れるにつれて小さくなっている。
The
負圧溝47の正圧部42に近い場所に、周囲の空気が吸い込まれる吸気孔48が設けられている。吸気孔48は、負圧溝47から空気を吸い出すバキュームポンプ(不図示)に通じている。可動フレーム40がベースプレート50上に浮上している状態で吸気孔48から周囲の空気が吸い込まれると、図5下のグラフの範囲P1とP2(P4とP5)が示すように、負圧部46a(46b)の段丘上面全体において圧力が大気圧よりも低くなる。負圧部46a(46b)が発生する負圧は、可動フレーム40をベースプレート50に引き付ける吸引力に相当する。この吸引力は、負圧部46a(46b)の形状と負圧溝47の形状に起因して、正圧部42から離れるにつれて小さくなる。
An
第1ステージユニット2は、正圧部42が可動フレーム40を浮上させる斥力を与えるとともに、負圧部46a、46bが可動フレーム40をベースプレート50に引き付ける吸引力を与える。可動フレーム40は、斥力と吸引力がバランスする位置に保持される。第1ステージユニット2は、軸受41が斥力とともに吸引力を発生するので、可動フレーム40の位置が上下方向に変動し難い。
In the
吸引力は、負圧部46a(46b)の全体に分布する。正圧部42から離れるにつれて吸引力が小さくなるので、吸引力が一点に集中すると仮定したときの吸引力の中心(吸引力の等価作用点)は正圧部42に近い。正圧部42に分布している斥力が一点に集中すると仮定したときの斥力の中心を「斥力の等価作用点」と称する。第1ステージユニット2は、可動フレーム40に作用する斥力の等価作用点と吸引力の等価作用点が近接しているので、互いに反対方向を向く力に起因して生じる可動フレーム40の面外変形(上下方向の変形)を抑制することができる。露光装置1のステージユニットは、気体軸受によって浮上する可動フレームの位置が上下方向に変動し難いとともに、気体軸受に起因する可動フレームの面外変形を抑制する。
The suction force is distributed throughout the
露光装置の可動フレーム40は、中央に空間を有する枠形状をしているので面外変形し易い。上記の軸受構造は、中央に空間を有する可動フレーム40に対して効果的である。
Since the
実施例の露光装置1では、高圧の空気によって斥力を発生した。空気以外のガスを用いて斥力を発生してもよい。斥力と吸引力のいずれか一方、あるいは両方を、磁力で発生してもよい。 In the exposure apparatus 1 of the example, repulsive force was generated by high-pressure air. A repulsive force may be generated using a gas other than air. One or both of repulsive force and attractive force may be generated by magnetic force.
吸引力を磁力で発生させることもできるが、吸引力の等価作用点を斥力の等価作用点に近づける上記の構造は、負圧による吸引力の場合に特に有効である。これは次の理由による。大気圧は約0.1MPaであるから、負圧による吸引力も0.1MPa以上にはならない。即ち、負圧で大きな吸引力を発生するには負圧部として相応の面積を確保する必要がある。負圧部の面積が広いほど、負圧の等価作用点を正圧部に近づけることの利点が顕著となる。 Although the attractive force can be generated by a magnetic force, the above-described structure in which the equivalent action point of the attractive force is brought close to the equivalent action point of the repulsive force is particularly effective in the case of the attractive force due to the negative pressure. This is due to the following reason. Since the atmospheric pressure is about 0.1 MPa, the suction force due to the negative pressure does not exceed 0.1 MPa. That is, in order to generate a large suction force at a negative pressure, it is necessary to secure a corresponding area as a negative pressure portion. As the area of the negative pressure portion is larger, the advantage of bringing the equivalent action point of negative pressure closer to the positive pressure portion becomes more prominent.
上記したように負圧溝47は、可動フレーム40下面の平面視において閉じたループを形成している。そして、正圧部42(斥力部)の中心と負圧部46a(吸引部)の中心を結ぶ直線に交差する方向における溝間の距離が、正圧部42から離れるにつれて小さくなっている。負圧溝47が閉ループを形成している場合、ループ内の全領域で圧力が雰囲気圧よりも低下するのでループ内の全領域が吸引部を形成する。そのような構造は、正圧部42に近づくにつれて負圧溝間の距離が大きくなって吸引力が増す。従ってそのような構造は、吸引力の等価作用点(負圧部46aの圧力中心)を正圧部42に効果的に近づけることができる。
As described above, the
なお、図5下方のグラフの範囲P2(P4)が示すように、正圧部42に近い部分では、負圧部46aは一定の吸引力を発生してもよい。範囲P1(P5)が示すように、正圧部42から離れた部分で、正圧部から離れるにつれて吸引力が小さくなっていればよい。
As indicated by the range P2 (P4) in the lower graph of FIG. 5, the
次に、吸引力の等価作用点を正圧部に近づける他の軸受構造を説明する。図6に、他の構造の軸受141の平面図を示す。この例では、円形の正圧部142を囲むように負圧部146が形成されている。正圧部142と負圧部146はともに可動フレームの底面よりも突出する平面段丘である。正圧部142の上面と負圧部146の上面は面一である。正圧部142の中心には高圧空気を噴出する噴出孔144が設けられている。リング状の負圧部146には、負圧部のリング形状に沿って閉じたループ状の負圧溝147が形成されている。負圧溝147にいくつかの吸気孔148が形成されている。この形態では、負圧部146が発生する吸引力の等価作用点は、正圧部142を囲む円に相当する。従って、この形態も、負圧部が発生する吸引力の等価作用点を正圧部142に近づけることができ、斥力と吸引力の併用に起因する可動フレームの面外変形を抑制することができる。
Next, another bearing structure that brings the equivalent action point of the suction force closer to the positive pressure portion will be described. FIG. 6 shows a plan view of a
露光装置1はまた、ステージユニット自体の支持構造にも技術的特徴を有している。第1ステージユニット2は、そのベースプレート50が露光装置1の筐体10に支持されている。次に、その支持構造について説明する。
The exposure apparatus 1 also has technical features in the support structure of the stage unit itself. The
図7に、第1ステージユニット2の模式的側面図を示し、図8に第1ステージユニット2の模式的平面図を示す。但し、図8では、第1ステージユニット2はベースプレート50のみを示し、アクチュエータ20と可動フレーム40の図示を省略している。ベースプレート50の中央には、照射光が通過する孔が設けられている。筐体10にも、照射光が通過する孔が設けられているが、図ではその孔の図示を省略している。
FIG. 7 shows a schematic side view of the
図7に表されているとおり、露光装置1では、筐体10にベースプレート50が支持されており、そのベースプレート50に対して可動フレーム40が位置決めされる。
As shown in FIG. 7, in the exposure apparatus 1, the
第1ステージユニット2は、筐体10に設けられた3個の支持部12a、12b、12cで下方から支持されている。具体的には、第1ステージユニット2のベースプレート50の下面が、筐体10から伸びている3個の支持部12a、12b、及び12cによって支持されている。各支持部の先端には、回転自在な球部材19が嵌められており、ベースプレート50の下面は球部材19と点接触している。球部材19は、図3に示したアクチュエータ先端の構造と同様の構造によって、支持部12の先端に回転自在に嵌められている。また、支持部12は、その下部が筐体10にねじ込まれている。各支持部12は、その長手軸回りに回転することによって、先端の高さを調整することができる。
The
支持部12の両側には、ばね13が配置されている。ばね13は、ベースプレート50を下方へ引っ張っており、支持部12の先端へ向けて付勢する。図示を省略しているが、ばね13は、3個の支持部12a、12b、及び12cの夫々の近傍に配置されている。支持部12とばね13は、ベースプレート50(即ち第1ステージユニット2)の鉛直方向の位置を規定するが、水平方向の移動を拘束しない。第1ステージユニット2の水平方向位置(鉛直線回りの回転角を含む)は、次に説明するように、3個の水平位置基準部15a、15b、及び15cによって規定される。
On both sides of the
図8に示すように、筐体10に3箇所の水平位置基準部15a、15b、及び15cが設けられている。水平位置基準部15は、筐体10から上方へ伸びる円柱状の部材である。符号17は、筐体10に設けられたばね係止部である。引っ張りばね16が、各水平位置基準部15の両側に配置されている。ばね16の一端はばね係止部17に連結され、他端はベースプレート50に連結されている。ばね16が、ベースプレート50の側面を各水平位置基準部15に押し当てている。このようにベースプレート50の側面が3個の水平位置基準部15に押し当てられることによって、筐体10に対するベースプレート50の相対的な水平位置と鉛直軸回りの回転角が規定される。引っ張りばね16は、ベースプレート50を水平位置基準部15に押し当てる弾性部材の一例に相当する。
As shown in FIG. 8, the
3個の水平位置基準部15の位置関係について説明する。ベースプレート50は矩形形状であり、第1の水平位置基準部15aと第2の水平位置基準部15bが、ベースプレート50の第1側面50aに当接している。第3の水平位置基準部15cは、第1側面50aと交差する第2側面50bに当接している。なお、第1側面50aと第2側面50bはいずれも水平方向外側を向いている側面である。
The positional relationship between the three horizontal
ベースプレート50(即ち第1ステージユニット2)は、筐体10に設けられた3個の支持部12によって鉛直方向に支持されているとともに、筐体10に設けられた3個の水平位置基準部15に当接することよって水平位置と鉛直線周りの回転角が規定される。この支持構造は、次の利点を与える。第1ステージユニット2は、筐体10に固定された光学ユニット6(図1参照)に対するレクチルMの水平位置を調整する。レクチルMは第1ステージユニット2の可動フレーム40に固定される。レクチルMを固定する可動フレーム40は、ベースプレート50に対して水平面内で精密に位置決めされる。従って、筐体10とベースプレート50の相対的な位置精度が、レクチルMと光学ユニット6の相対位置決め精度に影響する。実施例の露光装置1では、第1ステージユニット2のベースプレート50を下方から支持する支持部12とは別個に、ベースプレート50の水平方向位置を規定する水平位置基準部15が筐体10に設けられている。この露光装置1は、水平位置基準部15の位置を正確に調整することによって、ベースプレート50の水平面内の正確な位置と鉛直軸回りの正確な角度を定めることができる。また、露光装置1は、各支持部12の先端の高さを調整することによって、ベースプレート50の上面の筐体10に対する水平度を調整することができる。即ち、露光装置1は、筐体10に対するベースプレート50の上面の水平度と水平方向の位置を別々に調整することができる。
The base plate 50 (that is, the first stage unit 2) is supported in the vertical direction by the three
また、3個の水平位置基準15の配置は、ベースプレート50が熱膨張に起因する面外変形を抑制する。熱膨張は、例えば、照射光の熱によって生じる。露光装置1では、ベースプレート50の第1側面50aに2個の水平位置基準部15a、15bが当接し、第1側面50aと交差する位置関係にある第2側面50bに第3の水平位置基準部15cが当接している。ベースプレート50と各水平位置基準部15との接触は、各水平位置基準部15の近傍に配置された引っ張りばね16によって維持される。仮に、ベースプレート50を図8の左下方向に強く引っ張るとベースプレート50は動く。このことからも理解されるように、3個の水平位置基準部15の上記配置は、ベースプレート50が熱膨張したとき、第1と第2の側面以外の側面が外側へ移動することを許容する。別言すれば、上記配置は、ベースプレート50の水平方向の膨張を許容する。このことにより、上記配置は、ベースプレート50の熱膨張がベースプレート50の上面の面外変形に与える影響を低減することができる。仮にベースプレート50が水平方向の移動を拘束されている場合、膨張による応力が面外変形を引き起こす。実施例の露光装置1では膨張が許容されることによって応力の発生が抑制され、その結果面外変形が抑制される。ステージ装置では、ベースプレート上面の平坦度が可動フレームの位置決め精度に影響する。本実施例の露光装置1は、熱膨張によるベースプレートの面外変形が生じ難いので、可動フレームの位置決め精度を維持することができる。ベースプレートが収縮する場合も同様に、露光装置1は、可動フレームの位置決め精度を維持することができる。また、露光装置1では、第2ステージユニット8も同様の構造により筐体10に支持されており、第1ステージユニット2と同様の作用効果を有する。
Further, the arrangement of the three horizontal position references 15 suppresses out-of-plane deformation caused by the
露光装置1の変形例を説明する。
(1)ステージユニットのアクチュエータ先端の球部材23は、可動フレーム40の側面面に嵌め込まれていてもよい。即ち、ステージユニットは、球部材23が可動フレーム40の側面に設けられた窪みに遊嵌しており、球部材23が平坦なアクチュエータ先端と点接触する構造を有していてもよい。
(2)ステージユニットのベースプレートは、矩形でなく多角形でよい。その場合、2個の水平位置基準部がベースプレートの第1側面に当接しており、他の一つの水平位置基準部が第1側面と交差する位置関係の第2側面に当接していればよい。そのような水平位置基準部の配置は、ベースプレートの膨張を拘束することがなく、膨張に伴うベースプレートの面外変形を抑制する。
A modification of the exposure apparatus 1 will be described.
(1) The
(2) The base plate of the stage unit may be a polygon instead of a rectangle. In that case, it is only necessary that the two horizontal position reference portions are in contact with the first side surface of the base plate, and the other one of the horizontal position reference portions is in contact with the second side surface in a positional relationship intersecting the first side surface. . Such an arrangement of the horizontal position reference portion does not restrain expansion of the base plate, and suppresses out-of-plane deformation of the base plate accompanying expansion.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
1:露光装置(ステージ装置)
2:第1ステージユニット
4:光源
6:光学ユニット
8:第2ステージユニット
10:筐体
12:支持部
15:水平位置基準部
20:アクチュエータ
23:球部材
24:窪み
27:小球
40:可動フレーム
41、141:軸受
42:正圧部(斥力部)
43:正圧溝
44:噴出孔
46a、46b:負圧部(吸引部)
47:負圧溝
50:ベースプレート
1: Exposure device (stage device)
2: First stage unit 4: Light source 6: Optical unit 8: Second stage unit 10: Housing 12: Support unit 15: Horizontal position reference unit 20: Actuator 23: Ball member 24: Depression 27: Small ball 40:
43: Positive pressure groove 44:
47: Negative pressure groove 50: Base plate
Claims (3)
第1対象物を固定する筐体と、
筐体に支持されているベースプレートと、
ベースプレートの上面に水平面内で移動可能に配置されており、第2対象物を固定する可動フレームと、
可動フレームを水平面内で位置決めするアクチュエータと、を備えており、
筐体に、
ベースプレートの下面の少なくとも3点を点接触にて支持する支持部と、
ベースプレートの第1側面に当接する第1と第2の水平位置基準部と、
第1側面と交差する位置関係にあるベースプレートの第2側面に当接する第3の水平位置基準部と、が設けられているとともに、
ベースプレートの第1側面を第1と第2の水平位置基準部に押し当てる第1弾性部材と、ベースプレートの第2側面を第3の水平位置基準部に押し当てる第2弾性部材が取り付けられていることを特徴とするステージ装置。 A stage device for adjusting a horizontal relative position of the second object with respect to the first object;
A housing for fixing the first object;
A base plate supported by the housing;
A movable frame arranged on the upper surface of the base plate so as to be movable in a horizontal plane, and fixing the second object;
An actuator for positioning the movable frame in a horizontal plane,
In the housing,
A support portion for supporting at least three points on the lower surface of the base plate by point contact;
First and second horizontal position reference portions contacting the first side surface of the base plate;
A third horizontal position reference portion that contacts the second side surface of the base plate that is in a positional relationship intersecting the first side surface, and
A first elastic member that presses the first side surface of the base plate against the first and second horizontal position reference portions, and a second elastic member that presses the second side surface of the base plate against the third horizontal position reference portion are attached. A stage apparatus characterized by that.
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