JPS61252049A - テ−ブル装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば半導体露光用、精密切削用等に用いら
れるテーブル装置に関する。

〔発明の技術的背歌とその問題点〕

一般に、半導体露光用、精密切削用に用いられるテーブ
ル装置は、高度の位置決め精度を必要とする。そのため
、従来においては、ボールねじ、遊星ねじ、リニアモー
タなどの駆動機構と、摩擦車、てこなどの減速機構との
組合わせにより、所望の位置決め精度を達成するように
している。

しかしながら、上記従来のテーブル装置においては１機
械的精度のばらつきにより、拘束方向にも変位を生じて
しまう傾向がある。これを解決するため、平行ばね、ゴ
ニオメータを並用することが行われているが、移動距離
が制限されてしまうこと、水平方向に変位を与えると垂
直方向に微小変位を生じてしまうこと、などの問題をも
っているＯ また、直接微小変位を得る方法として、圧電素子を用い
ることを行われているが、平行ばね、ゴニオメータと同
じ問題を有しているのみならず、塩度の影響を大きく受
ける欠点をもっている。

にもか＼わらず近時、半導体露光用ステッパ等において
、ウェーハの大径化、パターン幅の微細化にとも々い、
比較的大移動量で、しかも精密位置決めのできるテーブ
ル装置が強く要望されている０ 〔発明の目的〕 本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、機械式
テーブルのバックラッシュ、スライド部のうねＤＫより
テーブル面のずれ、送りステップのばらつき等例よる位
置決め誤差を補正することのできるテーブル装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

磁気的に吸引される材質からなるテーブル体の精密位置
決めをテーブル体に近接して配設されている電磁石によ
υ行うとともに、このテーブル体の位置検出を行って検
出結果をフィードバックするようにしたものであるっ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図乃至第３図はこの実施例のテーブル装置を示して
いる。このテーブル装置は、精密位置決めされる微動テ
ーブル（１）と、この微動テーブル（１）をＸ、Ｙ方向
に粗＠させる粗動機構（２）と、この粗動機構（２）に
よシ粗位ｉｆ決めされた微動テーブル（１）を微動させ
て精密位置決めさせる微動機構（３）と、微動テーブル
（１）の位置検出を行って誤差を補正させる制御機構（
４）とから構成されている。しかして粗動機構（２）は
、微動テーブル（１）のＸ方向の粗位置決めを行うＸテ
ーブル部（５）と、微動テーブル（１）のＹ方向の粗位
置決めを行うＹテーブル部（６）と力）らなっている。

そして、Ｘテーブル部（５）は、Ｘ方向に駆動されるＸ
テーブル（力と、このＸテーブル（力に螺着するＸ送り
ねじ（図示せず）と、このＸ送りねじの一端部に連結し
てＸ送りねじを正逆回転駆動してＸテーブル（７）のＸ
方向の粗位置決めを行うＸステッピングモータ（図示せ
ず）とからなっている。他Ｊ、Ｙテーブル部（６）は、
Ｘテーブル（７）の上面に形成された凹部（８）に軸線
方向がＹ方向となるように架設された一対の案内軸（９
１、（９１と、これら案内軸（９）　、　（９）の中間
部にて軸方向がＹ方向となるように軸支されたＹ送りね
じα０と、このＹ送やねじＱＩＫ螺着されているととも
に案内軸（９）　、　（９１が摺動自在に貫装されてい
る矩形状のＹテーブル装置ｌと、Ｙ送りねじα１の一端
部に連結してＹ送υねじａｌを正逆回転駆動してＹテー
ブル（７）のＹ方向の粗位置決めを行うＹステッピング
モータ（図示せず）とからなっている。しかして、Ｙテ
ーブル装置の上面には、微動テーブル（１）を非接触支
持する正方形状の格納凹部αのが凹設されているっ一方
、前記微動機構（３）は、格納凹部第２の中央部に設け
られ微動テーブル（１）を静圧支持する静圧支持部ＯＪ
と、格納凹部Ｑ７ＪのＸ方向に直交する内壁ＮＫ密接［
２て設けられ静圧支持されている微動テーブル（１）の
Ｘ方向の位置決め誤差を補正するだめのＸ方向補正部住
メと、格納凹部ＯｚのＹ方向て直交する内壁部に密接し
て設けられ微動テーブル（１）のＹ方向の位置決め誤差
を補正するためのＹ方向補正部ｔｔＳと、静圧支持部０
３の四隅部に設置され静圧支持部（１３）にょシ非接触
支持されている微動テーブル（１）の水平方向角度誤差
を補正するための水平角度補正部側とからなっている。

そして、静圧支持部側は、格納凹部αのの中央部に固設
され上面が正方形板状をなす摺動支持台αηを有してい
る。この摺動支持台側の上面には、Ｘ方向の給気溝側が
刻設されている。

そして、給気溝αａの両側からは、Ｙ方向の互に平行な
静圧溝σト・・が分岐している。また、給気溝ａｇの中
央部には、圧縮空気を噴出させるための給気孔■が開口
しているうこの給気孔（イ）は図示せぬ圧縮空気源に接
続されている。つまり、摺動支持台（１７）は、表面絞
りにより微動テーブル（１）を静圧支持するようになっ
ている。さらに、Ｘ方向補正部αくけ、立方体状をなす
電磁石Ｉ２１）・・・が、格納凹部α２内壁Ｙ方向に沿
って１列に密接して配列されてなるものである、また、
Ｙ方向補正部１！１９は、立方体状をなす電磁石の・・
が格納凹部α２内壁Ｘ方向に浴って１列に密接して配列
されてなるものである。さらに、水平角度補正部α０は
、摺動支持台（ｌηの四隅部に立方体状の電磁石（ハ）
・・・が１個ずつ嵌合されてなるものである。そして、
電磁石シυ・・・、＠・・・と、摺動支持台ａηとのギ
ャップは、数１０μｍ〜数ｍであって、給気孔■から供
給された圧縮空気の排気・溝Ｃ４とな−】でいる。しか
して、前記微動テーブル（１）は、正方形板状のもので
、電磁石ＣＩ）・・・、Ｃ？３・・・、（ハ）・・・に
より吸引されるように、例えば合金鋼などの磁気的に吸
引される材質からなっている。この微動テーブル（１）
の上面一端部には、棒状の立方体ミラー四が、その長手
方向をＹ方向に一致させて固着されている。そして、こ
の立方体ミラー（至）のＸ方向と直交する第１の反射面
弼及びＹ方向と直交する第２の反射面＠は、後述する微
動テーブル（１）の位置検出用の検査面となっている。

一方、前記制御機構（４）は、第３図及び第４図に示す
ように、第１の反射面（至）に対向して配設され微動テ
ーブル（１）のＸ方向位置検出を行うＸレーザ干渉計（
至）と、とのＸレーザ干渉計（至）に隣接して配設され
微動テーブル（１）の傾斜角度を検出する角度検出器器
と、第２の反射面＠に対向して配設され微動テーブル（
１）のＹ方向位置検出を行うＹレーザ干渉計（３０）と
、これらＸ、Ｙレーザ干渉計（２Ｂ）、（３０）及び角
度検出器−に電気的に接続され微動テーブル（１）の位
置決め誤差量を演算する例えばマイクロコンピュータな
どの演算制御部Ｇυと、この演算制御部（３１）からの
制御信号に基づいて微動テーブル（１）の微動制御を行
う微動制御部Ｃ３３と、演算制御部Ｃυからの制御信号
に基づいて、前記Ｘ、Ｙステッピングモータの回転を制
御して微動テーブル（１）の粗動制御を行う粗動制御部
（至）とからなっている。そして、　Ｘ、Ｙレーザ干渉
計（２８）、（３０）は、同一構造であるので、第４図
によシ、その一方について説明すると、このレーザ干渉
計は、第１又は第２の反射面（イ）、＠に対向して設け
られたレーザ発振素子（ロ）と、このレーザ発振素子（
ロ）と第１又は第２の反射面（至）、＠との間にレーザ
発振素子（ロ）側を下にして４５度傾斜させて介挿され
所定の位相角のレーザ光のみを透過する偏光板ミラー（
ハ）と、この偏光板ミラー（ハ）と第１又は第２の反射
面（至）、＠との間に介挿されレーザ光の位相角を１回
通過させるたびに４５度変化させる１／４λ板（至）と
、偏光板ミラー（至）を挾んだ上下位置に配置された第
１及び第２の直角ミラー０η、（至）と、レーザ干渉光
を受光して光電変換するディテクタＣ３９と、このディ
テクタ（至）からの出力信号に基づいて微動テーブル（
１）のＸ、Ｙ方向の位置検出を行うカウンタを主体とす
る変位算出回路顛とからなっている。そして、上記レー
ザ発振素子（ロ）は、互に直交する二つの位相角を有す
るレーザ光Ａυを発振するものである。そして、このレ
ーザ光（４１）は偏光板ミラー（至）にて、レーザ光＋
４′ＩＪ、　＋４：１１に分岐する。

レーザ光（４３はレーザ光（６）と光軸を同じくし、レ
ーザ光（４３は、レーザ光４１Ｂに対して直角下方に分
岐して第１の直角ミラーＧ′６に入光して再び偏光板ミ
ラー（至）に入光する。一方、レーザ光１３は、偏光板
ミラー（至）を透過したのち１／４λ板■を透過すると
４５度位相角が変化する。そして、＠１又は第２の反射
面（１）、罰に入光すると、全反射し、同一光路上を通
って再び１／４λ板（至）を透過したのち、偏光板ミラ
ー（ハ）に入光するうこのとき、レーザ光ゆけ、位相角
が９０度変化しているので偏光板ミラーＣ３ｉを透過す
ることができず、第２の直角ミラー（至）に向って直角
上方に反射されたのち、第２の直角ミラー（至）に入光
する。この第２の直角ミラー（至）にてはレーザ光ゆは
、全反射し、再び偏光板ミラー（至）に入光する。そし
て、前と同じようにして、第１又は第２の反射面（至）
、鰭にて全反射するとともに１／４λ板（７）を通過し
て往復する。その結果、レ−ザ光（４のは、再び位相角
がもとに戻り、偏光板ミラーＣ３つを通過する。このと
き、第１の直角ミラーＣηからのレーザ光ｑ３と合流し
、干渉レーザ光（４４）となってディテクタ（至）にて
受光され、受光量に応じた大きさの電気信号に光電変換
される。つまり、干渉レーザ光Ｉ４４）の干渉縞の数を
計数することにより微動テーブル（１）の基準位置から
の変位量を算出できるようになっている。他方、角度検
出器−は、第５図に示すように、第１の反射面（イ）に
向ってレーザ光（至）を投射するレーザ発根素子−と、
第１の反射面弼にて反射したレーザ光（ハ）を受光して
、反射面（至）の傾斜を示す電気信号に変換するディテ
クタＵηとからなっている。つまり、第５図において、
微動テーブル（１）が、水平であるときの基準位置を示
す実線位置から破線位置まで微動テーブル（１）が角度
θだけ回転したとすると、レーザ光（４！９の入射位置
は、点（４１１Ｏから点（４！Ｉに変化する。すなわち
ａ（４１を原点座標（０、Ｏ）としたときの点（４１の
座標（Ｍ。

Ｎ）は１ＭがＸ−Ｙ角度誤差、Ｎが水平角度誤差を示す
。よって、ディテクタ包ηからは、この座標（Ｍ、Ｎ）
を示す二つの信号が演算制御部Ｃ３υに出力される。

さらに、微動制御部６２は、Ｘ方向補正部０（の電磁石
ＣＩ）・・・に接続された電流増幅器（５Ｇと、Ｙ方向
補正部αりの電磁石の・・・に接続された電流増幅器５
１）と、水平角度補正部αｅの電磁石（至）・・・妬接
続された電流増幅器口と、出力側がそれぞれ電流増幅器
１５１．５１）。

（５３に接続され入力側が演算制御部Ｃ（１）に接続さ
れたディジタル−アナログＣＤ／Ａ　）変換器ｅ’ｉ３
）　、　６４）　、　５５とからなっているう つぎに１上記構成のテーブル装置の作動について説明す
る。

まず、給気孔Ｃ１８１から圧縮空気を噴出させ、微動テ
ーブル（１）を、摺動支持台（１７）上てて数μｍのギ
ャップで非接触で静圧支持する。このとき、圧縮空気は
、給気溝ａ８及び静圧溝（１１・・・を経て、排気溝Ｃ
４に排出される。しかして、演算制御部Ｃ３１）からの
制御信号ＳＡが粗動制御部（至）に印加されてＸ、Ｙス
テッピングモータが起動することにより、Ｘ、Ｙテーブ
ル（７）、■を所望位置に粗位置決めする。この粗動期
間中Ｘ、Ｙレーザ干渉計（２Ｂ）　、（３０）からレー
ザ光（６）、（４υを発振させ、干渉レーザ光１４４）
　、　！４４をディテクタ３１　、　Ｃ３’Ｊにて受光
し、微動テーブル（１）のＸＹ方向の変位量を変位算出
回路（４ｏ　、　顛にて算出する。しかして、このとき
のＸ方向変位量を示す検出信号８Ｂ及びＹ方向変位量を
示す検出信号８Ｃが、演算制御部３１）Ｋ出力されるっ
また、粗位置決め終了後、角度検出器器からレーザ光（
４！３を第１の反射面（至）に投射する。このときの反
射レーザ光をディテクタ（４７）にて受光する。その結
果、微動テーブル（１）が基準位置、すなわち第１の反
射面■がＸ方向と直交（第２の反射面一がＹ方向と直交
）し、かつ微動テーブル（１）の主面が水平である位置
にあるときのレーザ光入射位置の座標（Ｍ、Ｎ）を示す
検出信号ＳＤ、ＢＢが、演算制御部Ｉ３ｔ＋に出力され
る。

かくて、検出信号８Ｂ、ＳＣ，ＳＤ、ＳＥを入力した演
算制御部０υ【ては、あらかじめ設定されている補正演
算プログラムに従って、Ｘ　、Ｙｌ向誤差及び水平角度
誤差が演算される。つぎに、演算制御部Ｇυからは、算
出した誤差を補正するための制御信号ＳＦ、ＳＧ、ＳＨ
が、それぞれＤ／Ａ変換器（至）、５４）、ｆｆｌに出
力される。ついで、この制御信号ＳＦ、ＳＧ、ＳＨは、
それぞれ電流増幅器■、（５υ、５３にて増幅され、所
定の励磁電流Ｉｔ、Ｉ２．Ｉ３が、電磁石（２１）・・
・、■・・・、＠・・・に印加される。その結果、微動
テーブル（１）に対する磁気的吸引力が、この微動テー
ブル（１）の位置決め誤差を解消するように作用する。

すなわち、Ｘ、Ｙ方向の微動テーブル（１）の補正は、
電磁石（２υ・・・、（２２１・・・の互に対向する一
対のうち一方を他方に対して相対的に磁力を強くすれば
。

微動テーブル（１）は、磁力が相対的に大きな方に向っ
て微動する。たとえば、微動テーブル（１）をＸ方向に
沿ってＸレーザ干渉計（至）に向って微動させる場合は
、互に対向する電磁石Ｃυ・・・のうちＸレーザ干渉計
（至）側に配列されている一方のものへの給電量を反対
側に配列されている他方のものよりも相対的に大きくす
ればよい。また、微動テーブル（１）の水平角度の調整
は、４個の電磁石（ハ）・・・への給電量を適宜変化さ
せることにより行うことができる。

この精密位置決め期間中においても、Ｘ、Ｘレーザ干渉
計（２８）、（３０）及び角度検出６囚によシ、微動テ
ーブル（１）の位置検出を行い、検出結果に基づき同種
の精密位置決めを誤差が完全になくなるまで繰返し行う
。

このように、この実施例のテーブル装置は、静圧支持さ
れた微動テーブル（１）の精密位置決めを磁気的に行う
ようにしているので、０．１μｍ以下のオーダでの位置
決め精度を得ることができることはもとより、位置決め
のための制御を、電磁石（２υ・・・ヴ２・、の・・・
への給電量のみＫより行えるので、制御がすこぶる容易
かつ確実なものとなる。また、この実施例のテーブル装
置においては、微動テーブル（１）下方の摺動支持台σ
η及び制御機構（４）の各部品のみでよいので組立・調
整が容易となるとともにコストの高騰も防止できる。

なお、摺動支持台ση上における微動テーブル（１）の
非接触支持方式については、静圧支持方式に限らず、反
発型磁石によってもよい。また、静圧支持方式について
も、上記実施例の表面絞り（限ることなく、毛細管絞り
、オリフィス絞り、自戒絞り、多孔質絞り、等地の静圧
発生方式を採用してもよい。さらに、Ｘ、Ｙ光干渉計（
２８）　、　（：（０）と１２で通常のマイケルノン形
やドツプラ一式を用いでもよい。さらに、Ｘ、Ｙ方向位
置決めの電磁石の配列についても例えば放射状、円環状
等、適宜変化させてもよいっこの場合、電磁石の間隔に
ついても任意に変化させてよい。同じく、水平角度制御
のための電磁石の配列方式及び故知ついても必要に応じ
て任意に設定してよい。

〔発明の効果〕

本発明のテーブル装置は、摺動面上（／ｃて非接触支持
された微動テーブルを磁気力により精密位置決めするよ
うにしているので、位置決めのための制御を容易かつ確
実に行うことができるっまた、位置決め精度も０．１μ
ｍ以下に向上するっ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のテーブル装置の平面図、第
２図は同じく斜視図、第３図は同じく゛制御機構の電気
回路系統を示すブロック図、第４図は同じ〈レーザ干渉
計の構成を示す説明図、第５図は同じく角度検出器の構
成を示す説明図である。 （１）・・・微動テーブル（テーブル体）、（２）・・
粗動機構、　（３）・・・微動機構、（４）・・・制御
機構、　Ｑη・・・摺動支持台、Ｃυ、器・・電磁石（
Ｍｃｌの−）、 １割・・・電磁石（Ｊ２の−）。 （イ）・・・Ｘレーザ干渉計（変位検出部）、（３０）
・・・Ｘレーザ干渉計Ｃ変位検出部）、四・・・角度検
出器（角度検出部）、 １３υ・・演算制御部。 代理人　弁理士　　則　近　′Ｍ　市 （ほか１名） 第１図 第２図 １８４図 ご 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記構成を具備することを特徴とするテーブル装
   置。 （イ）磁気的に吸引される材質からなり、且つ所定位置
   に位置決めされるテーブル体。 （ロ）上記テーブル体を水平面に沿って非接触支持する
   摺動支持台と、上記摺動支持台上にて非接触支持されて
   いるテーブル体を上記水平面に沿った所定の方向に微動
   させる第１の電磁石と、上記摺動支持台上にて非接触支
   持されている上記テーブル体の上記水平面に対する傾斜
   角度を調整する第２の電磁石とからなり、上記テーブル
   体の精密位置決めを行う微動機構。 （ハ）上記摺動支持台及び上記第１の電磁石及び上記第
   ２の電磁石を一体的に保持して所定位置に移動させ、上
   記摺動支持台上にて非接触支持されているテーブル体の
   粗位置決めを行う粗動機構。 （ニ）上記テーブル体の変位量を検出する変位検出部と
   、上記テーブル体の上記水平面に対する傾斜角度を測定
   する角度検出部と、上記変位検出部及び上記角度検出部
   から出力された検出信号に基づいて上記テーブル体の位
   置決め誤差量を算出するとともにこの算出結果に基づい
   て上記第１の電磁石及び上記第２の電磁石に対する給電
   量を調整することにより上記位置決め誤差を補正する演
   算制御部とを有する制御機構。
2. （２）摺動支持台にはテーブル体を静圧により非接触支
   持する静圧発生部が設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のテーブル装置。