JPS6113314A - 精密xy0移動台装置 - Google Patents

精密xy0移動台装置

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JPS6113314A
JPS6113314A JP13312184A JP13312184A JPS6113314A JP S6113314 A JPS6113314 A JP S6113314A JP 13312184 A JP13312184 A JP 13312184A JP 13312184 A JP13312184 A JP 13312184A JP S6113314 A JPS6113314 A JP S6113314A
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JP
Japan
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guide shaft
sample base
sample
linear motor
pressure air
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Pending
Application number
JP13312184A
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English (en)
Inventor
Motoya Taniguchi
素也 谷口
Ryuichi Funatsu
隆一 船津
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6113314A publication Critical patent/JPS6113314A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/60Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/62Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
    • B23Q1/621Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26Movable 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
    • B23Q1/38Movable 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 using fluid bearings or fluid cushion supports

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 、本発明はワークを支承して水平面内の平行移動および
水平面内での微小角度の回動を精密に制御できるように
構成したXYθ移動台装置に関するものである。
〔発明の背景〕
この種の精密XYθ移動台装置は、例えば半導体ウェハ
を加工□したシ検査したシする場合に用いられ、サブミ
クロンオーダーの超高精度が要求される。
従来のこの種の装置は、例えば特公昭57−50288
  号公報(位置合わせ装置)などに開示されているよ
うに、水平な直交2軸X、Y方向移動用の粗動ステージ
の上に微小角度回転用のθステージ及び微動X’Yステ
ージを搭載した構造が用いられている。
このような構造は複雑で、装置全体が大形、大重量とな
る上rこ、平行移動の制御と回動の制御とを互いに独立
させて行うため、高精度の位置決めが容易でなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので回動専用の
ステージを設けることすく、簡単な構成で超高精度の微
小角度回転を駆動、制御し得る精密XYθ移動台装置を
提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成する為、本発明のXYθ移動台は、試
料台と、該試料台を気体軸受を介して支承して直進スラ
イドさせるガイド軸と、上記のガイド軸の両端を支承し
てこれを前記と直角方向に案内す、る気体軸受とを備え
た平面移動台において、前記ガイド軸の両端をそれぞれ
該ガイド軸と直角方向に駆動する手段の駆動量を相対的
に変化させて前記試料台を水平面内で微小角度回転せし
め得るように構成したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の1実施例を第1図乃至第3図について説
明する。
第1図は、本発明の一実施例の精密XYθ移動台の構成
を示す平面図、第2図は、第1図のA −A断面図であ
る。
本実施例は、往復矢印X方向に直進スライドする試料台
1、これを案内するガイド軸2、さらに、X軸と直交し
たY方向に、前記の試料台1を直進スライドするために
、ガイド軸20両端を案内するスライドガイド6から構
成されている。
各部の構造の詳細を以下に述べる。
試料台1は、ガイド軸2を上下左右に4面拘束された静
圧エアバット4をもつ箱形構造で1、・  この上に、
半導体ウェハ等の試料5と、試料台1の位置及び回転変
位をレーザ干渉測長する基準となる光学スコヤ6を載置
している。
上記試料台1の往復矢印X方向の直進駆動は次のように
して行われる◇ ベース7に固定したりニアモータ8の直進変位を、移動
方向と直角に、かつ両面に静圧エアバット9を設けた静
圧エア継手1oにょシ非接触に試料台1に伝達するっ本
実施例のりニアモータ8は、直流サーボリニアモータ、
交流サーボリニアモータ、又は、ボイスコイル形リニア
モータ等の直進形駆動モータであυ、本実施例では、リ
ニアコイル11(第2図)を固定し、これに電流を流す
ことによシ磁界を発生させ、マグネット12を駆動する
ムービングマグネット式DCサーボリニアモータである
。なお、マグネット12を固定し、リニアコイル11を
駆動するムービングコイル式リニアモータとしてもよい
静圧エア継手1oは、試料テーブル1の移動方向と直角
に、2つの平行に配置された軸受グレート15と、これ
と微小エアギャップ(数〜数10μm)隔てて対向した
静圧エアバット9から構成される上記のエアバット9は
りニアモータ8のマグネット12に固定されている。
次に、試料台1を往復矢印X方向にスライドするための
ガイド軸2の両端に、上下及び左右方向を拘束する静圧
エアバット13を設け、これがスライドガイド3内をエ
アスライドする構造となっている。
Y方向の移動は、X方向と同様に、リニアモータ14 
、15の直進変位を静圧エア継手16.17を介して非
接触にて行なう。静圧エア継手16゜17は、エアバラ
) 18 、19と、その両面に微小エアギャップ(数
〜数10μm)を隔ててガイド軸2に固定した各々2つ
の軸受ブロック20゜21から構成されている。
なお、使用する全てのりニアモータ8,14゜15は−
、マグネット12 、24 、25 、とリニアコイル
11,22.23との間に一定の吸引力(数〜−v、l
O冷)が発住するため、これを支持し、かつ両者との間
隙を一定に保つためにころがシ案内方式のリニアガイド
26 、27 、28を使用する。この場合のリニアガ
イド26からの機械的微小振wJ(振幅0.1〜0.2
μm)は、静圧エア継手1゜16、17の作用によシラ
0分め1以下に減衰されるため、静圧エア案内に、よシ
移動する各移動台への振動伝達は無視できる。
次に、本実施例における試料台1の微小角度回転の方法
について説明する。
前述の通シ、Y方向の直進移動のために、ガイド軸2の
左右2ケ所に1対のりニアモータ14.。
15が、設けられている。試料台1を△θだけ微。
小回転する時には、左側リニアモータ14によって定め
られる駆動位置を基準として右側リニアモータ15によ
って定まる駆動位置を微小量だけ変化させる。
M1図から容易に理解できるように、往復矢印X方向(
図において左右方向)K設けられたガイド軸20両端を
、異った距離ずつ上下方向に移動させると、該ガイド軸
2は水平面内で回動する。
第2図に示されている静圧エア継手10が上記の回動の
支点となる。この静圧エア継手10は空気圧のバランス
によって位置を定められる構造であるため、微小角度(
例えば±5 X 10−’rad程度)の回動を許容し
得る。
次に、第1図を参照しつつ本実施例装置の機械的構成に
ついて説明する(電気的な構成については第3図を参照
して後述する)。
まず、試料台1のX方向、Y方向の移動量はレーザ発振
器50からのレーザ元31を、50%ビームスプリッタ
32で2光路a、Jに分け、それぞれ試料台1に取り付
けた光学スコヤ6に反射させて、干渉計55.54IC
より得られた干渉信号をレシーバ55 、36でカウン
トする。同様に、微小回転角Δθの測定は、レーザ尤3
1を33%ビームスグリツタ37で、分岐させ、干渉計
1 とビームベンダ39で、2光路c、dに分割し、こ
の2ビームを光学スコヤ6rc反射させそれらの干渉信
号をレシーバ40でカウントすることによシ、光路Cと
同dとの距離の差Δgを測長する。この時、光路c、d
の間隔を4とられる。
以上のX、Y、θの測定を試料台1の全ストローク域に
おいて可能とするため、光学スコヤ6を用いる。
以上述べたレーザ干渉測長の測定分解能は、0.01μ
m以下が可能である。また、微小回転角Δθの測定分解
能は、eを例えば20澗とするとarctan ”””
’ =5 X10−ツradJJ、下トtxD、超精密
測定が可能である。
第3図は、本移動台の位置決めサーボ制御システムを示
すブロック図である。各X、Y、θのレシーバ35 、
56 、40からの干渉信号は、レーザ制御装置(総称
)50内の、カラ/り51゜52 、53 Kラッチさ
れる。一方、システムコントロー、F (CPU )5
4からは、目標値として、X、Y、I/(i’)カウン
ト数をレジスタ55,56,571Cセツトしておく。
なおθの目標値は、試料台1が移動する際に生ずる微小
回転角をなくすようにサーボ制御するために、0力ウン
ト士許容カウント数をセットする。次に、目標値と現在
値との偏差出力を比較増幅器5B、59.60で得、こ
れをD/Aコンバータ61,62.65でアナログ電圧
に変換して速度指令値を得る。試料台1を駆動するりニ
アモータ8はF/V変換器64(2チヤンネル)によシ
得られる速度フィードバック値と、指令値に基づくサー
ボアング65からの出力を得て駆動される。
Y1リニアモータ14も、Xリニアモータ8と同一の制
御を行なう。
一方、YzXリニアモータ1は、微小回転角△θの制御
を含むY方向の制御を行なうため、Y方向D/Aコンバ
ータ62の出力から、θ方向D/Aコンバータ63の出
力を差し引いた値を、差動増幅器67で得、これをYy
リニアモータ15の速度指令値とする。Y2リニアモー
タ15は、Y+リニアモータ14と同一のF/V変換器
64から得られる速度フィードバック値と、上記速度指
令値とによシ、サーボアンプ67を介して、出力を得る
以上のような完全閉ループ式フィードバック制御方式を
用いることによシ、試料5を、走行中あるいは、停止状
態でX、Y、θ方向に位置制御することが可能となる。
以上に説明したごとく、本実施例においては直交するX
、Y2軸のステージ機構によシ、xY方向の位置決め制
御と、微小回転制御とが可能である。このため、本実施
例は特に、半導体用露光装置及び検査装置において、ウ
ェハ等の試料の超精密なXYθ制御に適する。本例にお
いては、従来不可欠であった回転制御専用の回転ステー
ジが不要であり、ステージ機構の高剛性化、簡素化、軽
量化、小形化が可能となる。
このため、高速制御が可能となり、半導体製造装置に適
用した場合、スルーグツトの向上に役立つ。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、回動専用のステ
ージを設けることなく、簡単な構成で超高精度のXY駆
動、制御、及び微小回転角度の駆動、制御を行い得ると
いう優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は本発明の1実施例を示し、第1図は平面図
、第2図は第1図のA −A断面図、第6図は制御ブロ
ック図である。 1・・・試料台       2・・・ガイド軸3・・
・ガイドプレート   4・・・静圧エアパット6・・
・光学スコヤ     8・・・リニアモータ10・・
・静圧エア継手   15・・・静圧エアバット14、
15・・・リニアモータ 17.18・・・静圧エア継手 60・・・レーザ発振器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.試料台と、該試料台を気体軸受を介して支承して直
    進スライドさせるガイド軸と、上記のガイド軸の両端を
    支承してこれを前記と直角方向に案内する気体軸受とを
    備えた平面移動台において、前記ガイド軸の両端をそれ
    ぞれ該ガイド軸と直角方向に駆動する手段の駆動量を相
    対的に変化させて前記試料台を水平面内で微小角度回転
    せしめ得るように構成したことを特徴とする精密XYθ
    移動台装置。
  2. 2.前記の試料台は、X、Y方向の移動量および水平面
    内での回転角変位を測定する手段を備え、上記の測定値
    が予め設定した目標値となるように制御する閉ループサ
    ーボ機構を設けたものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の精密XYθ移動台装置。
  3. 3.前記の測定手段はレーザ干渉測長器を用いたもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の精
    密XYθ移動台装置。
  4. 4.前記のガイド軸の両端をそれぞれ該ガイド軸と直角
    方向に駆動する手段は複数個のリニアモータであり、か
    つ、該リニアモータはその直線変位を静圧気体軸受を介
    して試料台を駆動するように構成したものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の精密XYθ移
    動台装置。
JP13312184A 1984-06-29 1984-06-29 精密xy0移動台装置 Pending JPS6113314A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2826599A1 (fr) * 2001-06-29 2003-01-03 Timon Procede de percage de verres optiques, et dispositif de mise en oeuvre dudit procede
EP2030723A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-04 Korea Institute Of Machinery & Materials Planar stage moving apparatus for machine
CN103692223A (zh) * 2013-12-09 2014-04-02 上海机床厂有限公司 采用直线电机驱动的精密传动液体静压导轨

Cited By (4)

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