JPS607726A - 電磁アラインメント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アラインメント（位置合せ）装置に関するも
のであり、特に数多の可能な使用の中でも特に、マイク
ロリトグラフ・ｆ−投写装置でウェーハまたはマスクの
アラインメントもしくは位置合せのようなアラインメ゛
ント用設備での使用に適応されているアラインメント装
置に関する。

従来技術 一般に、６または４以上の自由度で対象物を運動させる
ためには、台もしくはステージ全圧いに直列に縦続接続
して、それぞれが単軸ステ−ジを駆動するように少なく
とも６つの個々のリニヤおよび／または回転モータを用
いる必要があった。このためには、異なった方向に運動
する大きな質量を支持する複数個の軸受を備えた多数の
要素もしくはデバイスが必要とされていた。

発明が解決しようとする問題点 この場合各軸受には望ましくないコンプライアンスがあ
る。その結果、共振、摩擦、バックラッシュ等が生じ運
動の不正確さを招来していた。この場合、最低のモード
共振周波数は所望の周波数よりも非常に小さくなる傾向
となって、高い精度でのサーボ制御を困難にしていた。

しだがって、本発明の主たる目的は、説明が進むにつれ
て明らかになるであφう新規且つ改良されたアラインメ
ント装置を提供することにある。

問題点’ｒ解決するだめの手段 本発明は、基台板手段と、該基台板手段上に取付けられ
た第１の搬送用電流コイルアッセンブリと、前記第１の
コイルアンセンブリに対し離間関係で基台板上に取付け
られた第２の搬送用コイルアンセンブリとを有する新規
で改良された電磁アラインメント（位置合せ）装置に向
けられている。さらに、本発明の装置は、第１のコイル
アンセンブリに隣接して取付けられた第１の磁気手段と
、第２のコイルアッセンブリに隣接して取付けられた第
２の磁気手段と、第１および第２の磁気手段を磁気的に
接続もしくは結合する接続手段とを含む。接続手段は、
対象物全その上に取付けるだめの手段を具備する。

基台板手段、磁気手段もしくは磁石手段および接続手段
は協働して磁気回路を形成する。磁石手段および接続手
段を基台板に対・して運動させるためにコイルアンセン
ブリを流れる電流の大きさおよび方向を制御するだめの
コントローラが設けられる。

さらに、本発明によれば、第１および第２の磁石手段を
磁気的に接続する接続手段は、上部接続片と、該上部接
続片を磁石手段に接続するたわみ部利とから構成される
。磁石手段と上部接続片との間には、磁石手段に対して
接続片を運動させるために複数個のりニヤアクチュエー
タが取付けられており、かくして、６つの自由度で運動
可能な電磁アラインメント装置が提案される。

本発明の実施例によれば、コイルアッセンブリは、頂部
が軽度に機械切削された緻密な巻線に形成された矩形断
面を有するワイヤもしくは導体から構成される。成る種
の設備もしく（ハ用途においては、ラップ仕上げされた
表面を有する薄肉のガラス片がコイルアンセンブリと磁
石手段との間に介在配設される。壕だ成る設備において
はガラスの代りに熱硬化性ポツティング祠料から形成さ
れた薄肉の層が用いら几る。。

さらに本発明によれば、電磁アライメント装置に、基台
板手段と、該基台板手段上に取付けられた第１の搬送用
電流コイルアッセンブリと、前記第１のコイルアンセン
ブリに対し離間関係で前記基台板手段上に取付けられた
第２の搬送用′辺流コイルアンセンブリと、前記第１の
コイルアッセンブリに隣接して取付けられた第１の磁石
手段と、前記第２のコイルアンセンブリに隣接して取付
けられた第２の磁石手段と、前記磁石手段をそれぞれ前
記コイルアンセンブリに取付けるだめの空気軸受手段と
、前記第１および第２の磁石手段を磁気的に接続するだ
めの接続手段とを備え、前記第１および第２の磁石手段
を磁気的に接続するだめの前記接続手段は、上部接続片
と、該接続片を前記磁石手段に接続するだめのたわみ部
材と、対象物を前記上部接続片上に取付けるだめの手段
ケ言み、前記上部接続片は該上部接続片と前記磁石手段
との間にそれぞれギャップが形成するように配置され、
前記基台板手段および前記磁石手段および前記上部接続
片は共働作用して磁気回路を形成し、さらに、前記磁石
手段と前記上部接続片との間に、前記接続片を前記磁石
手段に対して運動させるだめに取付けられた複数個のり
ニヤアクチュエータと、前記基台板手段に対し前記磁石
手段および前記上部接続片を運動させるために前記コイ
ルアンセンブリを流れる電流の大きさおよび方向を制御
するだめの手段と、前記磁石手段に対し前記接続片を運
動させるために前記リニヤアクチュエータに供給される
電流の方向および大きさを制御するだめの手段と、前記
接続片の位置を検知して前記制御手段に入力を供給する
だめの複数個のセンサ手段とを設ける。

本発明の他の付加的な特徴については実施例の説明と関
係して説明する。当業者には、本明細書における開示の
基礎とな−る思想を、本発明の目的を実施するだめの他
のいくつかの装置の設計の基礎として容易に利用し得る
ことは理解されるであろう。したがって、本明細書にお
ける開示は、本発明の範囲から逸脱しないような均等な
構成をも包摂するものと見做されるべきことに注意を喚
起しておく。

実施例 本発明の幾つかの実施例を選び、添付図面を参照して説
明することにする。

本発明の図示の実施例による新規で改良された電磁アラ
インメント（位置合せ）装置は、第１図および第２図に
全体的に参照数字１０で示した基台板手段を有する。こ
の基台板手段は、第２図に示すように下部接続板１６に
より相互連結された第１のコア（鉄心）板１２および第
２のコア板１４を有する。これら板１２．１４および１
６は、磁束を通すように鉄のような金属から製作されて
いる。第１の搬送用電流コイルアンセンブリ１８が第１
のコア板１２０周りに巻装されており、そして第２の搬
送用電流コイルアンセンブリ２０が、第１のコイルアン
センブリ１８に対して離間関係で第２のコア板１４０周
りに巻装されている。第１・の磁気手段もしくは第１の
永久磁石２２は、第１のコイルアンセンブリ１８に隣接
して取付けられており、第２の磁気手段もしくは第２の
永久磁石２４が第２のコイルアンセンブリ２０に隣接し
て取付けられている。特に第２図を参照するに、磁石２
２．２４は、それぞれ参照数字２６および２８で示すよ
うに空気軸受（エアベアリング）手段によシコイル１８
および２０の表面の直ぐ上に保持されている。コイルの
頂面には、磁石がその上を円滑に運動することができる
ように、扁平に近い表面が設けられる。このような扁平
な頂部表面を設けるために、第６図に示すように、矩形
の横断面を有するワイヤもしくは導体を用いて非常に密
な巻線、例えば殆んど甲実材相から構成されている巻線
に形成する。２層の厚さを有する一連の巻線を形成して
、しかる後に頂部を参照数字３０で示すように軽度機械
切削して非常に平滑な表面とする。成る種の用例もしく
は設備においては、任意所望の平滑度にラップ仕上げす
ることができる非常に薄肉のガラス片３２をコイルの頂
部に取付けることができる。再び第２図を参照するに、
磁極片３４および３６が磁石１８および２０の頂部にそ
れぞれ取付けられており、磁束はこれら磁石からこれら
磁極片に走る。磁石２２および２４は、鉄その他の磁性
材料から形成されている上部接続片３８に磁気的に接続
されている。小さいギャップ４０がａｆｔ片３４の周り
に全周に亘って延在しており、また磁・曖片３６を取巻
いて全周に亘り小さいギャップ４２が延圧している。な
お、磁束は、これら小だヤツゾを容易に横切ることがで
きる。２つの磁石２２および２４は、互いに反発しない
ように反対の方向に磁化されており、したがって、２つ
の磁石２２および２４．２つの磁極片３４および３６、
上部接続片３８および下部接続片もしくｊは基板１６を
含む全ループに亘９磁束が走る単一の磁気回路が形成さ
れている。

磁石は、それぞれの磁極片３４および３５を介したわみ
または屈曲可能な部材４４および４６により取付けられ
ている。各磁石において、８つのたわみ部材が設けられ
ている。これらだわみ部材は単純なブレードであって、
中央部が曲り、それにより磁石をコイルに対し静上した
） 垂直位置に保持しながら上部接続片３−８ヲ上下にたわ
ませる働きをなす。たわみ部材は磁極片と−上部接続片
３８との間のギャップ４０および４２を橋絡するように
接続されている。

第１図に最も良く示すように、各磁石に隣接して小型リ
ニヤアクチュエータ（作動装置）が取付けられている。

アクチュエータの本体４８の底部は、空気バンドまたは
空気軸受２６上に固定的に取付けられ、他方アクチュエ
ータのコイルアンセンブリ５０は、上部接続片３８に固
着された小さいアーム５２に取付けられている。

装置には、第１図に示すように、たわみ部材５６により
上部接続片３８に接続された空気パッド５４を含む第６
の空気軸受が設けられている。

さらに、第６のアクチュエータが設けられ、その本体５
８は空気パッド５４上に取付けられておって、該アクチ
ュエータのコイルアンセンブリ６０は、上部接続片３８
に接続された小さいアーム６２に取付けられている。し
たがって、動作においては、アクチュエータは、たわみ
部材を若干たわませながら上部接続片を上下に動かすが
、構成要素は保持された状態に留まる。

磁束はギャップ４０および４２を横切る。磁極片３４お
よび３６は、上部接続片３８よりも極く僅かに厚く作ら
れておって、常時圧いに対向しており、それにより磁極
片と接続片との間の運動の自由度が保証される。即ち、
小型アクチュエータは磁束に対し垂直に運動し、磁石の
大きな力に抗して引張力を及ぼされることはない。

アクチュエータとしては、任意適当なりニヤアクチュエ
ータ、例えば、米国カリホルニア州すンマルコス（Ｓａ
ｎ　Ｍａｒｃｏｓ）所在のキムコ（Ｋｉｍｃｏ　）社に
より製造されているＳｍ０Ｏ磁石および可動コイルなら
びにモデル番号ｒＬＡ１０−１２ｊの軸受を有するリニ
ヤアクチュエータを用いることができる。

上部接続片３８上には、位置測定用のレーず干渉計と関
連して用いられる大きなミラー６４が取付けられている
。上部接続片３８の中心部には、対象物取付は手段６６
が設けられており、ここに例えばウェー７・を取付ける
ことができる。

動作においては、先に指摘したように、２つの磁石２２
および２４．２つの磁極片３４および３６、上部接続片
３８および下部接続片１６を含む単一のループ路を経る
磁束を通す磁気回路が形成される。コイル１８および２
０は、磁石２２および２４とコア板１２および°１４間
のギャップをそれぞれ通過する。これらギャップは磁束
により橋絡され、コイルを流れる電流でこれら領域にお
ける磁束を変えることにより、可動の上部接続片３８お
よび対象物取付は手段６６にいろいろな力を発生するこ
とができる。

任意適当な型のものとすることができるコントローラ６
８が設けられている。例えば、このコントローラは入力
端７０を有し、この入力端を介して手動かまたはマイク
ロプロセッサのいずれかにより、上部接続片３８したが
って丑だウェーハを特定の位置に運動せしめるだめの指
令を与えることができる。コイル１８はリード線７２に
よりコントローラ６８に接続されており、そしてコイル
２０はリード線γ４顛よりコントローラに接続されてい
る。コイル１８および２０における電流の方向および大
きさ全制御することにより、上部接続片３８ならびにそ
の上に取付けられている対象物を第１図に示すように、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に運動させたりあるいはＺ軸を
中心に回転することができる。上述の力または運動は、
ニュートンの第６法則によって説明される。即ち［どの
力も、等く且つ反対の力を有する（反作用の法則）」で
説明されるものである。ワイヤもしくは導体を流れる電
流は、該ワイヤがａｊ界内にある時には該ワイヤに対し
て側方向もしくは横方向の力を及ぼす。そこで磁界を通
す磁極片には１反作用力もしく　ｔｒｉ反動力」が発生
する。本実施例においては、固定の要素、即ちコア板１
２および１４ならびに下部接続板１６は運動することが
できないので、磁石２２および２４、磁極片３４および
３６ならびに上部接続片３８が運動せしめられる。ウェ
ーハは運動する方の要素上に担ｊ′￥されていることは
言うまでもない。上述の運動で単一平面内のウェーッ・
運動に６つの自由度が与えられる。

ウェーハに平面外運動を与える目的で、６つのりニヤア
クチュエータが設けられている。各アクチュエータには
第１図に示すようにコントローラ６８に到るリード線７
６．７８．８０が設けられている。リニヤアクチュエー
タのコイル５０および６０に供給される電流の方向およ
び大きさを制御することにより、上部接続片３８および
その上に取付けられているウェーハを所望の如く、上下
動させたり傾かせることができる。さらに、装置には第
１図に示すようにセンサ８２，８４．８６が設けられて
おり、これらセンサはミラー６４と協働してコントロー
ラ６８に、上部接続片３８ならびにウェーッ・取付は手
段６６の正確な位置全入力する。このようにして、非常
に正確に制御される６つの自由度を有する電磁アライン
メント装置が提案されたのである。

ここでは説明の便宜上本発明の成る特定の実施例を開示
したが、本発明が属する技術分野における専門家には、
本明細書を検討した後で本発明の範囲から逸脱すること
なく他の変更が可能であろうことを付記する。

発明の効果 本発明によれば所定の平面内においであるい設定を高精
度に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概念に従がって構成された電磁アラ
インメント装置の１実施例を示す一部切欠き斜視図、第
２図は、本発明による電磁アラインメント装置の磁石と
コイル間の関係を示す垂直断面略図、そして第６図は、
本発明で用いられるコイルの拡大断面図で・ある。 １０・・・基台板、１２．１４・・・コア板、１６・・
・下部接続板、１８，２０．５０．６０・・・コイルア
ンセンブリ、２２．２４・・・永久磁石、２６．２８・
・・空気軸受、３２・・・ガラス片、３４．３６・・・
磁極片、３８・・・上部接続板、４０．４２・・・ギャ
ップ、４４．５６・・・たわみ部材、５２．６２・・・
アーム、５４・・・空気パッド、６４・・・ミラー、６
６・・・マウント、６Ｂ・・・コントローラ、８２，８
４．８６・・・センサ。 ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　基台板手段と、該基台板手段上に取付けられた第
   １の搬送用電流コイルアッセンブリと、該第１のコイル
   アンセンブリに対し離間関係で前記基台板手段上に取付
   けられた第２の搬送用’ＫＲコイルアンセンブリと、前
   記第１のコイルアッセンブリに隣接して取付けられた第
   １の磁石手段と、前記第２のコイルアンセンブリに隣接
   して取付けられた第２の磁石手段と、前記第１および第
   ２の磁石手段を磁気的に接続する接続手段と、対象物を
   前記接続手段上に取付けるだめの手段と、前記基台板手
   段、前記磁石手段および前記接続手段の共働作用により
   形成される磁気回路と、前記コイルアンセンブリを流れ
   る電流の大きさおよび方向を制御して前記２つの磁石手
   段および前記接続手段を前記基台板手段に対して運動さ
   せる制御手段とを含むことを特徴とする電磁アラインメ
   ント装置。 ２、基台板手段が、第１のコイルアッセンブリが巻装さ
   れている第１のコア板と、第２のコイルアンセンブリが
   巻装されている第２のコア板と、該コア板を磁気的に接
   続する下部接続板とを含む特許請求の範囲第１項記載の
   電磁アラインメント装置。 ５、磁石手段をコイルアンセンブリ上にそれぞれ取付け
   るための空気軸受手段をさらに備えている特許請求の範
   囲第１項記載の電磁アラインメント装置。 ４、　コイルアンセンブリの各々が、頂部を咲切って軽
   度機械切削された緻密な・巻線に形成されている矩形横
   断面を有するワイヤから構成されている特許請求の範囲
   第６項記載の′電磁アラインメント装置。 ５、　コイルアンセンブリおよび磁気手段間にそれぞれ
   、ラップ仕上げされた表面を有する薄肉のがラス片が介
   在配設されている特許請求の範囲第４項記載の電磁アラ
   インメント装置。 ６．　コイルアッセンブリと磁石手段との間にそれぞれ
   ラップ仕上げされた表面を有する薄肉のポツティング材
   料層が介在配設されている特許請求の範囲第６項記載の
   電磁アラインメント装置。 Ｚ　第１および第２の磁石手段を磁気的に接続する接続
   手段が、上部接続片と、該接続片を磁石手段に接続する
   たわみ部材とを有する特許請求の範囲第１項記載の電磁
   アラインメント装置。 ８、基台板手段と、該基台板手段上に取付けられた第１
   の搬送用電流コイルアッセンブリと、該第１のコイルア
   ンセンブリに対し離間関係で前記基台板手段上に取付け
   られた第２の搬送用コイルアンセンブリと、前記第１の
   コイルアッセンブリに隣接して取付けられた第１の磁石
   手段と、前記第２のコイルアンセンブリに隣接して取付
   けられた第２０率石手段と、前記第１および第２の磁石
   手段を磁気的に接続する接続手段と、対象物を前記接続
   手段上に取付けるための手段と、前記基台板手段、前記
   磁石手段および前記接続手段の共働作用により形成され
   る磁気回路と、前記コイルアンセンブリを流れる電流の
   大きさおよび方向を制御して前記２つの磁石手段および
   前記接続手段を前記基台板手段に対して運動させる制御
   手段とを含み、また、磁石手段に対して接続片を運動さ
   せるために、磁石手段と、上部！接続片との間に取付け
   られた複数個のりニヤアクチュエータをさらに備えてい
   ることを特徴とする電磁アラインメント装置。 ９、　基台板手段と、該基台板手段上に取付けられた第
   １の搬送用電流コイルアッセンブリと、前記第１のコイ
   ルアッセンブリに対し離間関係で前記基台板手段上に取
   付けられた第２の搬送用電流コイルアンセンブリと、前
   記第１のコイルアンセンブリに隣接して取付けられた第
   １の磁石手段と、前記第２のコイルアッセンブリに隣接
   して取付けられた第２の磁石手段と、前記磁石手段をそ
   れぞれ一前記コイルアンセンブリに取付けるだめの空気
   軸受手段と、前記第１および第２の磁石手段を磁気的に
   接続するための接続手段とを備え、前記第１および第２
   の磁石手段′を磁気的に接続するだめの前記接続手段は
   、上部接続片と、該接続片を前記磁石手段に接続するだ
   めのたわみ部材と、対象物を前記上部接続片上に取付け
   るだめの手段を含み、前記上部接続片は該上部接続片と
   前記磁石手鞠との間にそれぞれギャップが形成するよう
   に配置され、前記基台板手段および前記磁石手段および
   前記上部接続片は共働作用して磁気回路を形成し、さら
   に、前記磁石手段と前記上部接続片との間に、前記接続
   片を前記４ｎ石手段に対して運動させるために取付けら
   れた複数個のりニヤアクチュエータと、前記基台板手段
   に゛対し前記磁石手段および前記上部接続片を運動させ
   るために前記コイルアンセンブリを流れる電流の大きさ
   および方向を制御するだめの手段と、前記磁石手段に対
   し前記接続片を運動させるために前記リニヤアクチュエ
   ータに供給される電流の方向および大きさを制御するだ
   めの手段と、前記接続片の位置を検知して前記制御手段
   に入力を供給するだめの複数個のセンサ手段とを備えて
   いることを特徴とする電磁アラインメント装置。