JPS62159088A - 移動ステ−ジ装置 - 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】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は半導体露光装置のＸＹステージ等機微小移動要
する高精度精密移動装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、この種の精密移動ステージ装置は、ローラ一部等
（以下ローラー）により移動体の重量を支持し、移動方
向のゆれ、即ちヨーイングを押さえる様ガイドを構成さ
せ、そのガイド面又は移動体の姿勢基準面に摺動部材を
設けて単純押圧駆動するか両面の間にローラーを介在さ
せて他の部材で単純に押圧し、その移動体の直進性をメ
カニカルに補償する様に構成されていた。

ガイド面又は姿勢基準面を押圧する摺動部材を設けて移
動させる装置では押圧する力と支持用ローラーの静止摩
擦係数、動摩擦係数の関係から、停旧している移動体を
微送りしようとすると、まず最大静止摩擦力に打ち勝つ
力で送り駆動力を移動体にかけなければ動かず、又それ
まで停止状態にあったａ−ラーとガイドは支持用圧力を
受けてローラーがころがりにくくなるよう変形しており
一瞬の移動と共に支持用ローラーの抵抗力は最大静止摩
擦力からそれより小さい動摩擦力に切り換わり、かつロ
ーラーとガイドの変形状態が変化するので、それまでの
各部に蓄積されたエネルギーは、その瞬間に一度に移動
の為のエネルギーに変わり、非常に小さな距離を移動さ
せる時にも必要以上に物体が移動してしまう、いわゆる
オーバーランが起こってしまう、従って微動の際もそれ
より小さい距離は移動できない最小限の微勤距離が存在
し、それ以下の微送り、調整移動は不可能であった・ 又、ローラーガイドタイプの装置で単純に押圧する場合
は、ガイド面、ローラー、姿勢基準面の三者と押圧する
力より起こる静止摩擦力、動摩擦力の関係およびローラ
ーとガイドの変形からも前述の最小限微動距離の問題が
発生し、微送り、調整移動が更に制限された。

［発明の目的］ 本発明は上述従来例の欠点を除去し、微変位領域での静
止摩擦およびローラー、ガイドの変形に起因する最小微
動距離限界を取り除いてより微細な位置決めを短時間で
達成することのできる移動ステージ装置を提供すること
を目的とする。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例の移動ステージ装置の全体図
である。１ａは直線移動ステージ、ｉｂは回転移動ステ
ージ、９は２つの直線移動ステージ１ａと、回転移動ス
テージ１ｂをそれぞれ駆動する駆動機構である。レチク
ル等この微動ステージによって位置決めされる物体は回
転移動ステージｌｂ上に置かれ各ステージの移動により
Ｘ、Ｙ、０方向に動く。各ステージはそれぞれ図示され
ない支持用ローラ一部によって支持され、又図示されな
いガイド機構によって運動の真直度及び真円度を補償さ
れている。

第２図は本実施例の原理を直線移動ステージ１ａによっ
て示す図である。図中、２はローラー、３はガイド、４
は振動部材、５．６．７．８は駆動機構９の内部要素で
５は移動ステージ１ａを押圧して移動させる押圧ローラ
ー、６は抑圧ローラー５を回転可能に設置しているセグ
メントギア付レバー、７はセグメントギア付し／く−６
の回転支点、８は駆動源でレバー６のセグメントギアと
噛合するモータギア、１０はウェイトである。支点７は
基準部側に固定されている。移動ステージ１ａは図示さ
れないバネ等の抑圧部材により常に駆動方向と反対方向
に押しつけられている。

移動ステージ１ａは駆動機構９によって位置決めされる
。モータギア８によって駆動されたレバー６は支点７を
支軸にてこの原理により、押圧ローラー５等を介して移
動ステージｌａを抑圧駆動する。押圧に押圧ローラー５
を用いているので押圧部所が変化しても押圧ローラー５
の回転により部材の摩耗等の損傷を防ぐ事ができる。

振動部材４を介して移動ステージ１ａと結合しているウ
ェイ）１０は他の部材とは接続されておらず、振動部材
が高周波で振動するとその時のウェイトの慣性力により
移動ステージｌａに高周波振動が与えられる。従って移
動ステージ１ａは位置の微調整の際はとんど常に振動即
ち移動状態にあり動摩擦状態を保つ事ができる。又ロー
ラーやガイドの変形が振動により平均化され変化による
移動抵抗を小さくできる。これにより静止から再び起動
する事によって起こる最大静止摩擦力と動摩擦力の差や
ローラー、ガイドの変形抵抗によって発生するオーバー
ランを防ぐ事ができ、より微細な変位調整が可能になる
。目標とする位置に達した時以後は高周波成分を除去し
移動ステージ１ａを静ｌｉ：彦擦状態にする事で保持力
を向上させる。

以上第２図で第１図の移動ステージ装置の直線移動ステ
ージの動作原理について説明したが、第１図の実施例の
回転移動ステージ１ｂの動作原理も同様であり、回転方
向にステージを振動させる手段を設けである。以下、直
線移動ステージ装置に実施されている事項が回転移動ス
テージ装置についても実施できる事は明白である。

第３図は本発明の別の実施例を示す直線移動ステージ装
置である０本実施例では振動部材４を駆動機構９と移動
ステージ１ａの間に設けている。

第２図の実施例同様移動ステージｌａはてこの原理によ
って抑圧駆動される。その際１間に存在する振動部材４
が高周波で振動すると振動部材４は駆動機構からの移動
エネルギーを移動ステージ１ａに伝えると共に、自らの
振動エネルギーを移動ステージｌａに与える事になる。

振動エネルギーを与えられ高周波振動している移動ステ
ージ１ａが常に動摩擦状態かつガイド、ローラーの変形
を平均化した状態を保つのは第２図に示した実施例と同
様である。

第３図の実施例で、振動部材４に変位機能を持たせれば
微動用の駆動源としても用いる事ができる。ステージ支
持部材１１はステージ１ａと切りはなされいているか、
振動部材４の変位に応じて十分変形する構造であればよ
い。

第４図は変位機能を持つ振動部材４のみを移動ステージ
駆動源とした実施例を示す、移動ステージ１ａのストロ
ークは数１０ミクロンのオーダーである。振動部材４は
必要な変位と高周波振動を移動ステージｌａに与える。

移動ステージ１ａの変位調整は第２図、第３図の実施例
同様室に動摩擦状態かつガイド、ローラーの変形を平均
化した状態で行う事ができ、オーバーラン等を起こさな
い微動調整が可能である。

高周波振動は、正弦波振動の場合加速されたステージを
減速するのに時間がかかり、ステージの慣性力で、十分
減速でＳない間に振動部材が次の反転加速状態になるの
で振動部材の加速エネルギーの一部がステージの減速等
に使われる。この為、振動部材からステージへの振動エ
ネルギーの伝達効率が悪い。三角波振動の場合、瞬時に
反転加速され運動中は等速運動するのでステージはほぼ
振動部材に追従でき、振動部材からステージへの振動エ
ネルギーの伝達効率がよい。又三角波は振動中速度がＯ
になる時間が極めて小さく、一度停止してもガイドやロ
ーラーが静止摩擦状態、−型変形状態になる前に次の移
動状態に移る事ができる。この効果は速度が近似的にＯ
になる状態のやや長い正弦波より大きい。従って、三角
波振動を移動ステージに加えるのが望ましい。

振動部材としてはボイスコイル型アクチュエータが用い
られ、これに高周波電圧を与えて振動機能を、バイアス
電圧を与えて変位機能を持たせる事ができる。第３図の
実施例のように粗動用駆動源と微動用駆動源を併せ持っ
た移動ステージ装置の代りに、圧電素子で構成されたイ
ンチワームを駆動源に使用し、これにバイアス電圧と高
周波電圧を加えても同様の効果が得られる。この時、目
的位置到達後インチワームをクランプ状態にして停止さ
せる事で安定した位置停止を実現できる。

ボイスコイル型アクチュエータはリニア変位型圧電素子
に変換可能であり、又リニア変位アクチュエータのかわ
りに、ガイド面等にバイモルフ型圧電素子を配置し、同
様の効果をもたせる事もでき・　る。圧電素子を振動部
材として使用する場合半導体露光装置用のステージの様
な大きな重量を持つステージを振動させるのに十分な振
動エネルギーを与える高周波電圧を加えてやる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、移動ステージ装置に、ステージを進
行方向に振動させる手段を設ける事で、微変位憤域での
最大静止摩擦力およびローラー、ガイドの変形に起因す
る最小移動限を除去し、より微細な位置決めを短時間達
成する車が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の権−実施例の外観斜視図、第２図〜第
４図は未発明の詳細な説明する直線移動ステージ装置の
実施例の平面図である。 図中； ｌａ：直線移動ステージ ｌｂ二回転移動ステージ ２：ローラー　　　　３ニガイド ４：振動部材　　　　９：駆動機構 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ある方向及びそれと反対方向に位置決め可能なス
   テージを有する移動ステージ装置において、前記ステー
   ジを前記方向に振動させる振動手段を有する事を特徴と
   する移動ステージ装置。