KR20020092796A - 스테이지 장치 및 노광장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 자장의 산란이 적고, 장치를 소형ㆍ경량으로 할 수 있는 스테이지 장치 등을 제공한다.
(해결수단) 스테이지 장치 (1) 는 에어실린더 (28,16) 에 의해 XY 방향으로 구동되는 XY 조동스테이지 (2) 와, XY 조동스테이지 (2) 위에 설치되어 6개의 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 에 의해 6 자유도 (X,Y,Z,θXYZ) 로 구동되는 미동테이블 (30) 과, 미동테이블 (30) 위에 설치되어 웨이퍼 (W) 를 탑재하는 웨이퍼 테이블 (60) 로 구성된다.

Description

스테이지 장치 및 노광장치{STAGE APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 원판 (마스크, 레티클 등) 위에 형성된 패턴을 감응기판 (웨이퍼 등) 위에 전사노광하는 노광장치 등에 사용되는 정밀이동ㆍ위치결정용 스테이지 장치에 관한 것이다. 특히 자장의 산란이 적고, 장치를 소형ㆍ경량으로 할 수 있는 스테이지 장치에 관한 것이다. 또한, 그와 같은 스테이지 장치를 갖는 노광 장치에 관한 것이다.
현재, 광노광기의 스테이지 장치로는 이른바 H 형 또는 I 형 XY 스테이지 장치가 주로 사용되고 있다. 이들 스테이지 장치는 소정의 방향으로 평행하게 연장되는 2개의 고정가이드 사이에 이동가이드를 걸쳐 놓고, 이 이동가이드 위에서 자주식(自走式) 스테이지를 주행시키는 것이다. 2개의 고정가이드와 이동가이드의 형태가 알파벳의 H 또는 I 형태를 하고 있어 이러한 이름이 붙여져 있다. 이 스테이지 장치의 각 축의 구동 액추에이터에는 최근 일반적으로는 리니어 모터가 사용된다. 이 스테이지 장치는 장치가 간단하며 소형ㆍ경량ㆍ고효율을 기대할 수 있다. 그리고, H 형 스테이지는 양축이 긴 스트로크의 웨이퍼 스테이지에, I형 스테이지는 일방향만 긴 스트로크의 레티클 스테이지에 사용되는 경우가 많다.
상기 H 형ㆍI 형 스테이지 장치를 전자선 노광 장치 중에서 마스크 스테이지나 웨이퍼 스테이지로 사용하고자 하면 이동가이드 위에서 자주하는 측의 축의 리니어 모터에 대해서는, 고정자도 가동자도 움직이기 때문에 노광중의 자장변동이 문제가 된다. 그 대책으로서 리니어 모터의 자기를 자기실드로 차폐할 수도 있지만, 그 경우에는 장치의 구조가 복잡해진다.
다른 대안으로서 이른바, 십자형 스테이지 장치가 있다. 요컨대 X 및 Y 양 방향으로 2개의 평행 고정가이드를 설치하고, 그 사이에 십자형으로 교차하는 이동가이드를 서로 슬라이딩 가능하게 설치하고, 이동가이드의 교차점 위에 스테이지를 탑재한다. 그리고, 리니어 모터를 구성하는 영구자석과 전기자 코일 중에서, 변동자장이 큰 영구자석을 XY 양 축 모두 고정자로 하여 정반 위에 고정시키고, 변동자장이 비교적 적은 전기자 코일을 가동자로 하면 노광중의 변동자장을 저감할 수 있다. 그러나, 이 십자형 스테이지 장치는 상기 기술한 H 형 스테이지와 I 형 스테이지를 중앙에서 연결하는 형태이므로 장치가 대형으로 된다.
또한 다른 대안으로서, 2 자유도 리니어 모터를 사용하는 스테이지 장치가 있다. 2 자유도 리니어 모터는 평면적으로 넓게 배치된 고정자를 따라 이동자가 2방향으로 운동할 수 있는 리니어 모터이다. 그러나, 이 2 자유도 리니어 모터는 특수한 구성을 하고 있어 고가이다.
일본 공개특허공보 평9-34135호에는 공기 베어링과 진공 패드를 이용하여 테이블에 Z방향의 여압(與壓)을 가하는 타입의 스테이지 장치가 개시되어 있다. 이 스테이지 장치는 정반에 설치된 진공 패드와 공기 베어링을 이용하여 이동테이블에 Z방향의 여압을 부여하는 것이다. 이 장치는 이동테이블 등의 중량을 정반에서 직접 받을 수 있음과 동시에 여압의 메커니즘도 간단하므로 비교적 장치를 경량화할 수 있다.
그러나, 진공상태에서는 진공에 의한 프리로드가 걸리지 않기 때문에, 스테이지의 강성을 높이고자 하는 경우에는 공기 베어링을 다수 배치할 필요가 있어 스테이지 구조가 복잡해진다. 또한, 진공 대신에 자석흡인력에 의한 여압을 가할 수도 있지만, 자장변동을 싫어하는 하전입자선 노광장치에는 사용하기 어렵다.
본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 자장의 산란이 적고, 장치를 소형ㆍ경량으로 할 수 있는 스테이지 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 스테이지 장치의 전체 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 2 는 스테이지 장치의 XY 조동스테이지의 에어실린더부의 구성을 나타내는 측면단면도이다.
도 3 은 스테이지 장치의 미동테이블의 구성을 나타내는 전개도이다. 도 3a 는 미동테이블 (30) 의 정면도이고, 도 3b 는 평면도이고, 도 3c 는 배면도이고, 도 3d 는 측면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치를 탑재할 수 있는 하전입자빔 (전자선) 노광장치를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 6 자유도 미동테이블을 나타내는 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 사시도이다.
도 8 은 동 스테이지 장치의 리니어 모터부의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치의 속도제어의 블록선도이다.
도 10 은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
W : 웨이퍼1 : 스테이지 장치
2 : XY 조동스테이지6 : 고정가이드
7 : Y슬라이더16,28 : 에어실린더
21 : 이동가이드25 : X슬라이더
27 : 압공제어밸브30 : 6 자유도 미동테이블
34 : 삼각테이블41 ∼ 46 : 피에조 액추에이터
60 : 웨이퍼 테이블
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스테이지 장치는 소정의 평면 (XY 평면) 내에서 이동하고, 비교적 대략적으로 위치결정되는 XY 조동스테이지와, 이 스테이지 위에 탑재되어 상기 평면내의 2방향 (X방향, Y방향) 및 이 평면과 교차하는 1방향 (Z방향), 그리고 각 방향 축둘레 (θXYZ) 의 합계 6 자유도를 갖는 미동테이블을 구비하는 것을 특징으로 한다.
XY 조동스테이지에서 비교적 대략적으로 위치결정제어를 하고, 6 자유도 미동테이블에서 세밀하게 위치결정함으로써, 보다 고속으로 정확하게 웨이퍼 (W) 의 위치결정을 할 수 있다.
상기 스테이지 장치는 상기 조동스테이지를 구동하는 액추에이터가 모두 에어실린더인 것이 바람직하다.
에어실린더를 사용함으로써 자장변동을 거의 발생시키지 않고 테이블을 구동할 수 있다.
상기 스테이지 장치는 상기 조동스테이지를 구동하는 액추에이터를 모두 초음파 액추에이터로 할 수도 있다.
초음파 액추에이터를 사용함으로써 자장변동을 거의 발생시키지 않고 테이블을 구동할 수 있다.
상기 스테이지 장치는 상기 미동테이블이 상기 스테이지에 대해 패럴랠 링크기구를 통해 지지될 수도 있다.
미동테이블의 지지기구로서 패럴랠 링크기구를 사용함으로써 테이블을 고강성이며 고속으로 구동할 수 있다.
상기 스테이지 장치는 상기 XY 조동스테이지가 상기 XY 평면내에서 소정의 방향으로 연장되는 2개의 고정가이드와, 각 고정가이드 위를 가이드되어 슬라이딩하는 2개의 제1 슬라이더와, 이 제1 슬라이더의 구동기구와, 양 제1 슬라이더 사이에 걸쳐 놓인, 다른 방향으로 연장되는 이동가이드와, 이 이동가이드 위를 가이드되어 슬라이딩하는 제2 슬라이더와, 이 제2 슬라이더의 구동기구와, 이 제2 슬라이더에 탑재된 스테이지를 갖고, 상기 제1 슬라이더의 구동기구의 액추에이터가 리니어 모터이고, 상기 제2 슬라이더의 구동기구의 액추에이터가 비전자력 액추에이터일 수도 있다.
이동가이드와 함께 제2 슬라이더의 구동기구가 이동하여도 액추에이터가 비전자력식이기 때문에 변동자장이 발생하지 않는다.
상기 스테이지 장치는 상기 조동 XY 스테이지가 상기 제1 슬라이더의 구동축을 스캔축으로 하고, 상기 제2 슬라이더의 구동축을 스텝축으로 하는, 소위 H 형 스테이지로 할 수도 있다.
상기 스테이지 장치는 상기 조동 XY 스테이지가 상기 제1 슬라이더의 구동축을 스텝축으로 하고, 상기 제2 슬라이더의 구동축을 스캔축으로 하는, 소위 I 형 스테이지로 할 수도 있다.
본 발명의 노광장치는 소망의 패턴이 형성된 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크에 에너지선 조명을 조사하는 조명광학계와, 상기 패턴을 전사하는 감응기판을 탑재하는 감응기판 스테이지와, 상기 마스크를 통과한 에너지선을 상기 감응기판 위에 투영결상시키는 투영광학계를 구비하고, 노광중에, 상기 평면내의 소정의 방향으로 상기 양 스테이지를 스캔하는 노광장치로서, 상기 마스크 스테이지 및/또는 감응기판 스테이지가 상기 기술한 스테이지 장치인 것을 특징으로 한다.
[발명의 실시형태]
이하, 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 도 4 를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치를 탑재할 수 있는 하전입자빔 (전자선) 노광장치에 관해 설명한다. 그리고, 본 발명에 관한 스테이지 장치는 대기중에서 사용할 수도 있으며, 하전입자빔 노광장치에 국한되지 않고 다양한 용도로 사용할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치를 탑재할 수 있는 하전입자빔 (전자선) 노광장치를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 에는 전자선 노광장치 (100) 가 모식적으로 도시되어 있다. 전자선 노광장치 (100) 의 상부에는 광학경통 (101 ; 진공챔버) 이 도시되어 있다. 광학경통 (101) 에는 진공펌프 (102) 가 접속되어 광학경통 (101) 내를 진공배기하고 있다.
광학경통 (101) 의 상부에는 전자총 (103) 이 배치되어 하방을 향해 전자선을 방사한다. 전자총 (103) 의 하방에는 콘덴서렌즈 (104a) 나 전자선 편향기 (104b) 등을 포함하는 조명광학계 (104), 마스크 (M) 가 배치되어 있다.
전자총 (103) 에서 방사된 전자선은 콘덴서렌즈 (104a) 에 의해 수렴된다. 이어서, 편향기 (104b) 에 의해 도면의 횡방향으로 순차주사 (스캔) 되고, 광학계 (104) 의 시야내에 있는 마스크 (M) 의 각 소영역 (서브필드) 의 조명이 행해진다. 그리고, 도면에서는 콘덴서렌즈 (104a) 가 일단이지만, 실제 조명광학계에는 복수단의 렌즈나 빔 성형 개구 등이 형성되어 있다.
마스크 (M) 는 마스크 스테이지 (111) 의 상부에 설치된 척 (110) 에 정전흡착 등에 의해 고정되어 있다. 마스크 스테이지 (111) 는 정반 (116) 에 탑재되어 있다.
마스크 스테이지 (111) 에는 도면의 좌측에 나타내는 구동장치 (112) 가 접속되어 있다. 그리고, 실제로는 도 1 등에 나타내는 바와 같이 구동장치 (112) 는 스테이지 (111) 에 장착되어 있다. 구동장치 (112) 는 드라이버 (114) 를 통해 제어장치 (115) 에 접속되어 있다. 또한 마스크 스테이지 (111) 의 측방 (도면 우측) 에는 레이저간섭계 (113) 가 설치되어 있다. 레이저간섭계 (113) 는 제어장치 (115) 에 접속되어 있다. 레이저간섭계 (113) 에서 계측된 마스크 스테이지 (111) 의 정확한 위치정보가 제어장치 (115) 에 입력된다. 마스크 스테이지 (111) 의 위치를 목표위치로 하기 위해, 제어장치 (115) 에서 드라이버 (114) 로 지령이 송출되어 구동장치 (112) 가 구동된다. 그 결과, 마스크 스테이지 (111) 의 위치를 실시간으로 정확히 피드백 제어할 수 있다.
정반 (116) 의 하방에는 웨이퍼 챔버 (121 ; 진공챔버) 가 도시되어 있다. 웨이퍼챔버 (121) 의 측방 (도면 우측) 에는 진공펌프 (122) 가 접속되어 웨이퍼챔버 (121) 내를 진공배기하고 있다.
웨이퍼챔버 (121) 내에는 콘덴서 렌즈 (124a ; 투영렌즈) 나 편향기 (124b) 등을 포함하는 투영광학계 (124), 및 웨이퍼 (W) 가 배치되어 있다.
마스크 (M) 를 통과한 전자선은 콘덴서렌즈 (124a) 에 의해 수렴된다. 콘덴서렌즈 (124a) 를 통과한 전자선은 편향기 (124b) 에 의해 편향되고, 웨이퍼 (W) 위의 소정의 위치에 마스크 (M) 의 이미지가 결상된다. 그리고, 도면에서는 콘덴서렌즈 (124a) 가 일단이지만, 실제로는 조명광학계에는 복수단의 렌즈나 수차보정용 렌즈나 코일이 형성되어 있다.
웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 스테이지 (131) 의 상부에 설치된 척 (130) 에 정전흡착 등에 의해 고정되어 있다. 웨이퍼 스테이지 (131) 는 정반 (136) 에 탑재되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (131) 에는 도면의 좌측에 도시되는 구동장치 (132) 가 접속되어 있다. 그리고, 실제로는 도 1 등에 나타내는 바와 같이 구동장치 (132) 는 스테이지 (131) 에 장착되어 있다. 구동장치 (132) 는 드라이버 (134) 를 통해 제어장치 (115) 에 접속되어 있다. 또한 웨이퍼 스테이지 (131) 의 측방 (도면 우측) 에는 레이저간섭계 (133) 가 설치되어 있다. 레이저간섭계 (133) 는 제어장치 (115) 에 접속되어 있다. 레이저간섭계 (133) 에서 계측된 웨이퍼 스테이지 (131) 의 정확한 위치정보가 제어장치 (115) 에 입력된다. 웨이퍼 스테이지 (131) 의 위치를 목표위치로 하기 위해, 제어장치 (115) 에서 드라이버 (134) 로 지령이 송출되어 구동장치 (132) 가 구동된다. 그 결과, 웨이퍼 스테이지 (131) 의 위치를 실시간으로 정확히 피드백 제어할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 스테이지 장치에 대해 설명한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 스테이지 장치의 전체 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 1 에는 XY 평면으로 퍼지는 정반 (136 ; 도 4 참조) 위에 설치되어 있는 스테이지 장치 (1) 가 분해되어 도시되어 있다. 스테이지 장치 (1) 는 정반 (136) 위에 설치되어 있는 XY 조동스테이지 (2) 와, XY 조동스테이지 (2) 위에 설치되는 6 자유도 미동테이블 (30) 과, 6 자유도 미동테이블 (30) 위에 설치되는 웨이퍼 테이블 (60) 로 구성된다. 이 스테이지 장치 (1) 는 도 4 의 노광장치의 웨이퍼 스테이지 (131) 에 해당한다.
정반 (136) 상면의 2군데에는 각각 2개의 가이드고정부 (5) 를 통해 Y방향으로 평행하게 연장되는 2개의 고정가이드 (6) 가 서로 평행하게 고정되어 있다. 이 2개의 고정가이드 (6) 및 그 주변의 부재는 기본적으로 동일한 구성을 하고 있다. 각 고정가이드 (6) 에는 기체 베어링 (에어패드 (51), 도 2 참도) 을 통해 중공의 박스형상을 한 Y슬라이더 (7) 가 Y 방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 고정가이드 (6) 와 Y슬라이더 (7) 는 에어실린더 (16 ; 도 2 를 참조하면서 후술함) 를 구성하고 있고, Y슬라이더 (7) 는 Y방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.
Y슬라이더 (7) 의 바깥면에는 Y슬라이더 (7) 의 에어패드에 에어를 공급하는 에어배관 (8) 이 접속되어 있다. Y슬라이더 (7) 의 에어패드에 공급된 에어는상세하게는 도 2 를 참조하면서 후술하는 바와 같이, 고정가이드 (6) 내에 설치된 회수ㆍ배기통로 등을 통해 배기된다. 또한, 고정가이드 (6) 의 양단부에는 Y슬라이더 (7) 내의 에어실린더 기체실 (도 2 참조) 내의 에어의 압력을 제어하는 압공제어밸브 (27) 가 배치되어 있다. 이 예에서는 압공제어밸브 (27) 는 VCM (보이스ㆍ코일ㆍ모터) 으로 구동되는 서보밸브이다. 이 압공제어밸브 (27) 는 그 압력전파지연을 작게 하기 위해 에어실린더 (16) 에 근접하게 배치하는 것이 바람직하다.
양 Y슬라이더 (7) 사이에는 X방향으로 연장되는 이동가이드 (21) 가 걸쳐 놓여 있다. 이동가이드 (21) 에는 기체 베어링 (에어패드 (51), 도 2 참조) 을 통해 중공의 박스형상을 한 X슬라이더 (25) 가 X방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 이동가이드 (21) 와 X슬라이더 (25) 는 에어실린더 (28 ; 도 2 를 참조하면서 후술함) 를 구성하고 있고, X슬라이더 (25) 는 X방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 에어실린더 (28) 의 기본적인 구성은 도 2 에 상세하게 나타내는 에어실린더 (16) 와 동일하다.
X슬라이더 (25) 의 양측면의 하부에는 플랜지 (26) 가 돌출되게 설치되어 있다. 각 플랜지 (26) 의 중앙부에는 나사구멍 (26a) 이 형성되어 6 자유도 미동테이블 (30) 이 고정된다.
6 자유도 미동테이블 (30) 의 하부에는 플랜지 (26) 위에 고정되는 미동테이블 다리대 (31,32) 가 설치되어 있다. 각 다리대 (31,32) 에는 관통공 (31a,32a) 이 형성되어 도시하지 않은 나사에 의해 플랜지 (26) 위에 고정된다.
도면의 앞쪽의 다리대 (31) 위에는 Z방향으로 팔(八)자형으로 2개의 피에조 액추에이터 (41,42) 가 설치되어 있다. 한편, 도면의 안쪽의 다리대 (32) 위에는 Z방향으로 평행하게 2개의 피에조 액추에이터 (43,44) 가 설치되어 있다. 또한, 다리대 (32) 위에는 Z방향으로 연장되는 액추에이터 고정부재 (33) 가 설치되어 있고, 액추에이터 고정부재 (33) 의 상방의 측면에는 XY 평면으로 팔자형으로 퍼지는 피에조 액추에이터 (45,46) 가 설치되어 있다. 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 의 선단에는 삼각형의 평판상의 삼각테이블 (34) 이 고정되어 있다. 삼각테이블 (34) 에는 경량화를 도모하기 위해 3개의 관통공 (34a,34b,34c ; 도 3 참조) 이 형성되어 있다. 삼각테이블 (34) 의 3개의 정점부근에는 각각 나사구멍 (35a,35b,35c) 이 형성되어 웨이퍼 테이블 (60) 이 고정된다.
웨이퍼 테이블 (60) 의 가장자리 3군데에는 3개의 나사구멍 (61a,61b,61c) 이 형성되어 도시하지 않은 나사에 의해 삼각테이블 (34) 위에 고정된다. 웨이퍼 테이블 (60) 위의 중앙부에는 정전척 (130 ; 도 4 참조) 이 부착되어 웨이퍼 (W) 를 고정하고 있다. 웨이퍼 테이블 (60) 위의 웨이퍼 (W) 옆의 2군데에는 웨이퍼 테이블 (60) 의 XㆍY 방향의 위치를 확인하기 위한 마크플레이트 (66) 가 탑재되어 있다. 웨이퍼 테이블 (60) 의 단면의 2군데에는 이동경 (67a,67b) 이 설치되어 있다. 이동경 (67a,67b) 외측의 측면은 고정밀도로 연마되어 있고, 도 4 에 나타낸 레이저간섭계 (133) 등의 반사면으로서 이용된다.
계속하여 도 2 를 참조하면서 에어실린더 (16) 의 구성에 대해 설명한다.
도 2 는 도 1 의 스테이지 장치의 에어실린더부 (고정가이드 및 Y슬라이더)의 구성을 나타내는 측면단면도이다.
고정가이드 (6) 에는 중공의 박스형상을 한 Y슬라이더 (7) 가 끼워맞춰져 있다. 이 고정가이드 (6) 와 Y슬라이더(7) 는 에어실린더 (16) 를 구성하고 있고, Y슬라이더 (7) 는 Y방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
Y슬라이더 (7) 양단부의 내면은 고정가이드 (6) 와의 슬라이딩면으로 되어 있고, 에어패드 (51) 가 부설되어 있다. 에어패드 (51) 는 Y슬라이더 (7) 의 양단부 부근의 슬라이딩면 상하 및 양측면 (도시하지 않음) 에 부설되어 있다. 에어패드 (51) 에는 도 1 에도 나타낸 에어배관 (8) 을 통해 에어가 공급된다. 에어패드 (51) 의 주위에는 차례로 대기 개방 가드 링 (52), 저진공 배기 가드 링 (53), 고진공 배기 가드 링 (55) 이 설치되어 있다. 고정가이드 (6) 내에는 가드 링 (52,53,55) 으로부터 기체를 회수ㆍ배기하기 위한 통로 (도시하지 않음) 도 형성되어 있다.
고정가이드 (6) 의 거의 중앙에는 구획판 (6e,6f) 이 설치되어 있다. Y슬라이더 (7) 의 중앙부에는 구획판 (6e,6f) 에 의해 2개의 기체실 (7a,7b) 로 분할되어 있다. 고정가이드 (6) 내에는 Y슬라이더 (7) 의 기체실 (7a,7b) 에 기체를 공급하기 위한 통로 (6a) 가 파선으로 표시되어 있다. 통로 (6a) 의 양단부에는 압공제어밸브 (27) 가 설치되어 기체실 (7a,7b) 에 공급하는 기체의 압력을 제어한다. 인접하는 기체실의 압력에 차이를 둠으로써, Y슬라이더 (7) 를 Y방향으로 구동한다. 예컨대 기체실 (7a) 의 압력을 기체실 (7b) 보다 높게 함으로써, 기체실의 벽에 가해지는 압력에 차이가 발생한다. 비교적 높은 압력이가해진 기체실 (7a) 의 도면의 좌방의 벽이 밀려, Y슬라이더 (7) 가 고정가이드 (6) 위를 상대적으로 도면의 좌방향으로 이동한다.
이어서, 상기 기술한 스테이지 장치 (1) 의 미동테이블 (30) 에 대해 상세하게 설명한다.
도 3 은 스테이지 장치의 미동테이블의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3a 는 정면도이고, 도 3b 는 평면도이고, 도 3c 는 배면도이고, 도 3d 는 측면도이다.
이 미동테이블 (30) 은 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 거의 이등변 삼각형상의 삼각테이블 (34) 과, 이 정상부를 지지하는 6개의 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 와, 각 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 의 하부를 지탱하는 Y방향 양단부 2군데의 다리대 (31,32) 로 주로 주성되어 있다.
도 3a 에는 미동테이블 (30) 의 정점측의 측면과 미동테이블 다리대 (31) 가 도시되어 있다. 다리대 (31) 위에는 ZX면의 비스듬한 방향으로 팔자형으로 연장되는 2개의 피에조 액추에이터 (41,42) 가 세워져 설치되어 있다. 피에조 액추에이터 (41,42) 의 선단은 삼각형의 평판상의 삼각테이블 (34) 에 접속되어 있다. 피에조 액추에이터 (41,42) 의 양단부는 도시하지 않은 핀 등에 의해 다리대 (31) 및 삼각테이블 (34) 에 회전운동 가능하게 걸림 고정되어 있다.
다리대 (31) 위에는 ZㆍX 방향으로 연장되는 L자형의 센서암 (36) 이 설치되어 있다. 센서암 (36) 의 선단부에는 정전용량식의 위치센서 (36a) 가 설치되어 있다. 동 센서 (36a) 의 상면과 삼각테이블 (34) 사이에는 약간의 틈새가 있고, 삼각테이블 (34) 측에는 도시하지 않은 센서플레이트가 설치되어 있다. 또한 센서암 (36) 선단의 측면에는 마찬가지로 정전용량식의 위치센서 (36b) 가 설치되어 있고, 삼각테이블 (34) 측에는 센서 (36b) 에 대향하도록 도시하지 않은 센서플레이트가 설치되어 있다.
도 3c 에는 저변측의 미동테이블 (30) 의 측면과 미동테이블 다리대 (32) 가 도시되어 있다. 다리대 (32) 상면의 X방향 양단부에는 Z방향으로 평행하게 일어서는 2개의 피에조 액추에이터 (43,44) 가 세워져 설치되어 있다. 이들 피에조 액추에이터 (43,44) 의 선단에는 삼각테이블 (34) 이 접속되어 있다. 피에조 액추에이터 (43,44) 는 도시하지 않은 핀 등에 의해 다리대 (32) 및 삼각테이블 (34) 에 회전운동 가능하게 걸림 고정되어 있다.
도 3b, 3c 에 알기 쉽게 나타내는 바와 같이, 다리대 (32) 위에는 Z방향으로 연장되는 액추에이터 고정부재 (33) 가 세워져 설치되어 있다. 액추에이터 고정부재 (33) 의 상방에는 XY 평면으로 팔자형으로 퍼지도록 피에조 액추에이터 (45,46) 가 설치되어 있다. 피에조 액추에이터 (45,46) 의 선단에는 삼각테이블 (34) 이 접속되어 있다. 피에조 액추에이터 (45,46) 는 도시하지 않은 핀 등에 의해 액추에이터 고정부재 (33) 및 삼각테이블 (34) 에 회전운동 가능하게 걸림 고정되어 있다.
도 3b, 3d 에 상세하게 나타내는 바와 같이, 다리대 (32) 위에는 Z방향으로 연장되는 센서암 (37) 도 세워져 설치되어 있다. 센서암 (37) 의 상면에는 정전용량식의 위치센서 (37a,37b,37c,37d) 가 설치되어 있고, 삼각테이블 (34) 측에는 각 센서 (37a,37b,37c,37d) 가 대향하도록 도시하지 않은 센서플레이트가 설치되어 있다.
상기 기술한 센서 (36a,37a,37d) 를 사용하여 삼각테이블 (34) 의 Z방향, θX방향, θY방향의 위치를 측정할 수 있다. 또한 센서 (36b,37c) 를 사용하여 삼각테이블 (34) 의 X방향, θZ방향의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 센서 (37b) 를 사용하여 삼각테이블 (34) 의 Y방향의 위치를 측정할 수 있다.
상기 기술한 피에조 액추에이터 (41,42,43,44) 를 동일한 길이만큼 신축시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 Z방향으로 구동할 수 있다. 또한, 피에조 액추에이터 (41,42,43,44) 를 거의 고정하고, 피에조 액추에이터 (45,46) 를 신축시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 Y방향으로 구동할 수 있다. 또한, 피에조 액추에이터 (43,44) 를 거의 고정하고, 피에조 액추에이터 (41,42,45,46) 를 신축시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 X방향으로 구동할 수 있다. 또한, 독립적으로 구동시키기 위해서는 6개의 액추에이터 모두를 움직이는 것이 바람직하다.
예컨대, 피에조 액추에이터 (43,44,45,46) 를 거의 고정하고, 피에조 액추에이터 (41,42) 를 신축시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 θX방향으로 구동할 수 있다. 또한, 예컨대 피에조 액추에이터 (41,44) 를 축소시키고, 피에조 액추에이터 (42,43) 를 신장시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 θY방향의 정방향으로 구동할 수 있다. 또한, 피에조 액추에이터 (43,44) 를 거의 고정하고, 피에조 액추에이터 (41,42,45,46) 를 신축시킴으로써 삼각테이블 (34) 을 θZ방향으로 구동할 수있다.
상기 기술한 바와 같이, 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 를 신축시킴으로써, 삼각테이블 (34) 을 6 자유도 (X,Y,Z,θXYZ) 로 구동할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 본 예의 스테이지 장치 (1) 는 X방향 및 Y방향 구동용 에어실린더 (28,16) 를 구비한 XY 조동스테이지 (2) 를 사용하여 자장변동을 거의 발생시키지 않고 테이블 (30) 을 X방향 및 Y방향으로 위치결정할 수 있다. 또한 XY 조동스테이지 (2) 위에 설치된 6 자유도 미동테이블 (30) 을 구동함으로써, 웨이퍼 (W) 의 정확한 위치결정을 할 수 있다. 또한, 본 예의 스테이지 장치 (1) 는 피에조 액추에이터 (41 ∼ 46) 로 위치결정되는 삼각테이블 (34) 부근에 위치센서를 설치함으로써, 응답속도를 향상시킬 수 있고, 피에조 액추에이터의 비선형 특성을 보정할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 스테이지 장치에 대해 설명한다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 사시도이다. 본 예의 XY 조동스테이지는 X방향 및 Y방향 구동용 액추에이터가 모두 초음파 액추에이터로 구성되어 있는 예이다.
도 5 에는 XY 평면으로 퍼지는 정반 (136 ; 도 4 참조) 위에 설치되어 있는 XY 조동스테이지 (2') 가 도시되어 있다. 이 XY 조동스테이지 (2') 위에는 도 1 에 도시한 바와 같이, 6 자유도 미동테이블 (30) 및 웨이퍼 테이블 (60) 이 설치된다.
정반 (136) 상면의 2군데에는 각각 2개의 가이드고정부 (5) 를 통해 Y방향으로 평행하게 연장되는 2개의 고정가이드 (6') 가 대향하도록 고정되어 있다. 이 2개의 고정가이드 (6') 및 그 주변의 부재는 기본적으로 동일한 구성을 하고 있다. 각 고정가이드 (6') 에는 중공의 박스형상을 한 Y슬라이더 (7') 가 Y방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 고정가이드 (6') 와 Y슬라이더 (7') 는 초음파 액추에이터 (16') 를 구성하고 있고, Y슬라이더 (7') 는 Y방향으로 구동 가능하게 되어 있다. Y슬라이더 (7') 의 측면에는 초음파 액추에이터 (16') 에 전력을 공급하기 위한 배선 (8') 이 형성되어 있다.
양 Y슬라이더 (7') 사이에는 X방향으로 연장되는 이동가이드 (21') 가 걸쳐놓아져 있다. 이동가이드 (21') 에는 중공의 박스형상을 한 X슬라이더 (25') 가 X방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 이동가이드 (21') 와 X슬라이더 (25') 는 초음파 액추에이터 (28') 를 구성하고 있고, X슬라이더 (25') 는 X방향으로 구동 가능하게 되어 있다. 그리고, 초음파 액추에이터 (28') 의 기본적인 구성은 초음파 액추에이터 (16') 와 동일하다. X슬라이더 (25') 의 측면에는 초음파 액추에이터 (28') 에 전력을 공급하기 위한 배선 (8') 이 형성되어 있다.
X슬라이더 (25') 의 양측면의 하부에는 플랜지 (26) 가 돌출되게 설치되어 있다. 각 플랜지 (26) 의 중앙부에는 나사구멍 (26a) 이 형성되어 6 자유도 미동테이블 (30 ; 도 1 등 참조) 이 고정된다.
상기 기술한 바와 같이, 본 예의 스테이지 장치는 X방향 및 Y방향 구동용 초음파 액추에이터 (28',16') 를 구비한 XY 조동스테이지 (2') 를 사용하여 자장변동을 거의 발생시키지 않고 테이블 (30) 등을 X방향 및 Y방향으로 위치결정할 수 있다. 또한, XY 조동스테이지 (2') 위에 설치되는 6 자유도 미동테이블 (30) 을 구동함으로써, 웨이퍼 (W) 의 정확한 위치결정을 할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 스테이지 장치에 대해 설명한다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 6 자유도 미동테이블을 나타내는 사시도이다. 본 예의 6 자유도 미동테이블은 구동 액추에이터에 패럴랠 링크기구를 사용하는 예이다.
도 6 에는 이동가이드 (21 ; 도 1 참조) 와, 이동가이드 (21) 를 슬라이딩하는 X슬라이더 (25 ; 도 1 참조) 가 도시되어 있다. X슬라이더 (25) 위에는 6 자유도 미동테이블 (30') 이 설치되어 있다.
X슬라이더 (25) 위에는 소정의 두께를 갖는 평판상을 한 액추에이터 고정플레이터 (77a) 가 설치되어 있다. 액추에이터 고정 플레이트 (77a) 위에는 도시하지 않은 구면 베어링을 통해 2개의 액추에이터 (71,72) 가 회전운동가능하게 걸림 고정되어 있다. X슬라이더 (25) 위에는 또한 소정의 두께를 갖는 평판상을 한 액추에이터 고정플레이트 (77b) 가 설치되어 있다. 액추에이터 고정플레이트 (77b) 위에는 도시하지 않은 구면 베어링을 통해 4개의 액추에이터 (73,74,75,76) 가 회전운동 가능하게 걸림 고정되어 있다. 액추에이터 (71 ∼76) 에는 피에조 액추에이터 등을 사용할 수 있다.
여기서, 액추에이터 (71 과 76), 액추에이터 (72 와 75) 및 액추에이터 (73과 74) 는 각각 평행하게 배치되어 패럴랠 링크기구를 구성하고 있다.
6개의 액추에이터 (71 ∼ 76) 의 상단에는 도시하지 않은 구면 베어링을 통해 가상선으로 표시되어 있는 삼각테이블 (34') 이 고정되어 있다. 6개의 액추에이터 (71 ∼ 76) 를 신축시킴으로써, 삼각테이블 (34') 을 6 자유도 (X,Y,Z,θXYZ) 로 구동할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만 삼각테이블 (34') 부근에는 복수의 정전용량식 위치센서가 배치되어 삼각테이블 (34') 의 위치를 측정한다.
상기 기술한 바와 같이, 본 예의 스테이지 장치는 미동테이블의 구동액추에이터에 패럴랠 링크기구를 사용하므로, 테이블을 고강성이며 고속으로 구동할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 스테이지 장치에 대해 설명한다.
도 7 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 사시도이다. 도 8 은 동 스테이지 장치의 리니어 모터부의 단면도이다. 본 예의 XY 조동스테이지는 Y방향 구동용 액추에이터에 리니어 모터를 사용하고, X방향 구동용 액추에이터에 에어실린더를 사용하는 예이다. 요컨대, 이 XY 조동스테이지는 평행하게 2개 배치된 리니어 모터로 스캔제어를 행하고, 에어실린더로 스텝제어를 행하는 이른바 H형 스테이지이다.
도 7 에는 가이드 고정부 (85) 를 통해 정반 (136 ; 도 4 참조) 위에 고정된 2개의 고정가이드 (86) 가 도시되어 있다. 이 2개의 고정가이드 (86) 및 그 주변의 부재는 서로 기본적으로 동일한 구성이다. 각 고정가이드 (86) 에는 기체베어링 (에어패드 (51), 도 2 참조) 을 통해 중공의 박스형상을 한 Y슬라이더 (87) 가 Y방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 본 예의 스테이지 장치에서는 Y슬라이더 (87) 측에 에어패드나 가드 링 (홈) 이 형성되어 있고, 고정가이드 (86) 측에 에어의 회수ㆍ배기를 행하는 통로가 형성되어 있다.
각 Y슬라이더 (87) 의 외측의 측면에는 소정의 두께를 갖는 평판상을 한 가동자 고정플레이트 (81) 가 부착되어 있다. 가동자 고정플레이트 (81) 의 내측 측면의 상하에는 XZ 단면에 있어서 가로놓여진 T자형을 한 Y방향으로 연장되는 코일조인트 (82) 가 스테이지 내측을 향해 돌출되게 설치되어 있다. 코일조인트 (82) 의 선단에는 장방형의 평판상을 한 가동자코일 (89 ; 도 8 에만 도시) 이 형성되어 있다.
각 Y슬라이더 (87) 의 상하에는 각각 고정자 (83) 가 소정의 틈새를 두고 배치되어 있다. 고정자 (83) 는 Nd-Fe-B 계 등의 영구자석이 SN 교대로 배열된 것이다. 고정자 (83) 는 Y방향으로 연장되는 띠형상을 하고 있고, 이 XZ 단면은 평평한 ㄷ자 모양을 하고 있고, 그 ㄷ자의 중앙의 홈 (83a) 의 개구측이 스테이지 장치의 외측을 향해 배치되어 있다. 상하의 고정자 (83) 의 Y방향 양단부에는 도 7 에 나타내는 바와 같이, ㄷ자형을 한 고정자 고정부재 (84) 가 설치되어 양 고정자 (83) 를 정반 (136) 에 고정시키고 있다.
상기 기술한 각 가동자 코일 (89) 은 각각에 대응하는 고정자 (83) 의 홈 (83a) 안에 들어가 있고, 이 코일 (89) 과 고정자 (83) 는 Y방향 구동용 리니어 모터 (88) 를 형성한다. 또한, Y슬라이더 (87) 의 상하 2개의 리니어 모터 (88)의 구동력의 합점은 Y슬라이더 (87) 의 중심위치와 거의 일치하고 있으므로, Y슬라이더 (87) 의 중심부에 구동력을 부여할 수 있어 고정밀도·고속으로 위치제어할 수 있다.
양 Y슬라이더 (87) 사이에는 도 1 의 스테이지 장치와 동일하게, X방향으로 연장되는 이동가이드 (21) 가 걸쳐놓아져 있다. 이동가이드 (21) 에는 기체 베어링 (에어패드 (51), 도 2 참조) 을 통해 중공의 박스형상을 한 X슬라이더 (25) 가 X방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 이동가이드 (21) 와 X슬라이더 (25) 는 에어실린더 (28 ; 도 2 참조) 를 구성하고, X슬라이더 (25) 는 X방향으로 구동 가능하게 되어 있다.
X슬라이더 (25) 의 양측면의 하부에는 플랜지 (26) 가 돌출되게 설치되어 있다. 각 플랜지 (26) 의 중앙부에는 나사구멍 (26a) 이 형성되어 6 자유도 미동테이블 (30 ; 도 3 참조) 이 고정된다.
이어서, 본 예의 XY 조동스테이지의 속도제어방법에 대해 설명한다.
도 9 는 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치의 속도제어의 블록선도이다.
도 9 에는 도 7 에 나타낸 스테이지 장치의 리니어 모터 (88) 의 구동계, 에어실린더 (28) 의 구동계, 스테이지 장치의 매커니즘계의 블록선도가 도시되어 있다.
리니어 모터 (88) 의 구동계에는 차례로 PID 컨트롤러 (88a), 리니어 모터 앰프의 1차 지연요소 (88b), 비례요소 (Kf) 가 도시되어 있다. 여기서, PID 컨트롤러 (88a) 의 비례요소 P 의 요소를 비교적 작게, 보상이 강한 적분·미분요소 ID 의 요소를 비교적 크게 설정하면 세밀하게 위치제어할 수 있고, 노광시의 스캔속도제어시 및 스텝 위치결정제어시에 유용하다. 또한, 리니어 모터 앰프의 1차 지연요소 (88b) 에는 비례요소 K1 를 통해 피드백 회로가 형성되어 있다. 그럼으로써, 보다 정확한 위치제어를 실현할 수 있다.
에어실린더 (28) 의 구동계에는 차례로 PID 컨트롤러 (28a), 에어실린더의 밸브앰프의 1차 지연요소 (28b), 밸브 개폐의 1차 지연요소 및 압력전파의 1차 지연요소인 캐스케이드 결합요소 (28c) 가 도시되어 있다. 여기서, PID 컨트롤러 (63a) 의 비례요소 P 의 요소를 비교적 크게, 적분·미분요소 ID 의 요소를 비교적 작게 설정하면 단시간에 목표속도와 실제 속도의 편차를 거의 없앨 수 있어 스테이지의 가감속시에 유용하다. 또한, 에어실린더의 밸브앰프의 1차 지연요소 (28b) 에는 비례요소 K2 를 통해 피드백 회로가 형성되어 있다. 그럼으로써, 보다 정확한 위치제어를 실현할 수 있다.
스테이지 장치의 매커니즘계에는 차례로 관성계 (92a), 가속도적분계 (92b), 속도적분계 (92c) 가 도시되어 있다.
도 9 의 블록선도의 좌방에는 제어용 컴퓨터 등으로부터 출력된 목표속도값 (V_com) 이 나타나 있다. 목표속도값 (V_com) 은 블록선도에 입력되면 가합점 (91a) 을 통과하여 리니어 모터 (88) 의 구동계와 에어실린더 (28) 의 구동계의 쌍방에 전송된다. 리니어 모터 (88) 의 구동계 및 에어실린더 (28) 의 구동계로부터는 상기 기술한 요소를 통해 각각 제어데이터 (Fm,Fc) 가 출력된다. 제어데이터 (Fm,Fc) 는 가합점 (91b) 에서 서로 더해져 스테이지 장치의 매커니즘계에 입력된다. 또한, 가합점 (91b) 에는 배선저항, 진동, 스테이지 반력 등의 외란이 가해진다. 매커니즘계의 가속도적분계 (91b) 로부터 출력된 속도값 (V_act) 은 가합점 (91a) 에 입력되고, 피드백 회로가 형성되어 있다.
본 실시형태는 상기 기술한 바와 같이, 리니어 모터 (88) 의 구동계와 에어실린더 (28) 의 구동계를 각각 독립적으로 제어하여 피드백을 함으로써, 보다 고속으로 정확한 위치결정을 할 수 있는 하이브리드 제어를 실현한다.
이어서, 본 발명의 제5 실시형태에 관한 스테이지 장치에 대해 설명한다.
도 10 은 본 발명의 제5 실시형태에 관한 스테이지 장치를 구성하는 XY 조동스테이지를 나타내는 평면도이다. 본 예의 XY 조동스테이지는 Y방향 구동용 액추에이터에 에어실린더를 사용하고, X방향 구동용 액추에이터에 리니어 모터를 사용하는 예이다. 요컨대, 이 XY 조동스테이지는 평행하게 2개 배치된 리니어 모터로 스텝제어를 행하고, 에어실린더로 스캔제어를 행한다. 이른바 I형 스테이지이다. 또한 본 예의 XY 조동스테이지의 구성의 대부분은 도 7 에 나타낸 스테이지와 동일하지만, 스캔축 (Y 축) 의 가동거리를 보다 길게 하고, 스텝축 (X 축) 의 가동거리를 비교적 짧게 하고 있다.
도 10 에는 가이드고정부 (85') 를 통해 정반 (136 ; 도 4 참조) 위에 고정된 X방향으로 평행하게 연장되는 2개의 고정가이드 (86') 가 도시되어 있다. 이 고정가이드 (86') 는 도 7의 고정가이드 (86) 보다 짧다. 고정가이드 (86') 에는 기체 베어링 (에어패드 (51), 도 2 참조) 을 통해 중공의 박스형상을 한 X 슬라이더 (87') 가 X방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 고정가이드 (86') 와 X슬라이더 (87') 는 리니어 모터 (88' ; 도 8 참조) 를 구성하고, X슬라이더 (87') 는 X방향 (스캔축) 으로 구동 가능하게 되어 있다.
양 X슬라이더 (87') 사이에는 Y방향으로 연장되는 이동가이드 (21'') 가 걸쳐놓아져 있다. 이동가이드 (21'') 에는 기체 베어링 (에어패드 (51), 도 2 참조) 을 통해 중공의 박스형상을 한 Y슬라이더 (25'') 가 Y방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 이 이동가이드 (21'') 와 Y슬라이더 (25'') 는 에어실린더 (28'' ; 도 2 참조) 를 구성하고, Y슬라이더 (25'') 는 Y방향 (스텝축) 으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.
이상 도 1 ∼ 도 10 을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 관한 스테이지 장치 등에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다음과 같이 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
(1) 상기 기술한 스테이지 장치는 마스크 스테이지 (111 ; 도 4 참조) 에도 적용할 수 있다. 이 경우에는 이동가이드 (21 ; 도 1 참조) 를 평행하게 2개 배치하고, 그 사이에 전자빔을 통과시킬 수도 있고, 이동가이드 (21) 에 외팔보 테이블을 달아 마스크를 올려 놓을 수도 있다.
이상의 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 자장의 산란이 적으며 장치를 소형ㆍ경량ㆍ고효율로 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 소정의 평면 (XY 평면) 내에서 이동하고, 비교적 대략적으로 위치결정되는 XY 조동스테이지; 및
    이 스테이지 위에 탑재되어, 상기 평면내의 2방향 (X방향, Y방향) 및 이 평면과 교차하는 1방향 (Z방향), 그리고 각 방향 축둘레 (θXYZ) 의 합계 6 자유도를 갖는 미동테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조동스테이지를 구동하는 액추에이터가 모두 에어실린더인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조동스테이지를 구동하는 액추에이터가 모두 초음파 액추에이터인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미동테이블이, 상기 스테이지에 대해, 패럴랠 링크기구를 통해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 XY 조동스테이지가,
    상기 XY 평면내에서의 소정의 방향으로 연장되는 2개의 고정가이드;
    각 고정가이드 위를 가이드되어 슬라이딩하는 2개의 제1 슬라이더;
    이 제1 슬라이더의 구동기구;
    양쪽 제1 슬라이더 사이에 걸쳐 놓인, 다른 방향으로 연장되는 이동가이드;
    이 이동가이드 위를 가이드되어 슬라이딩하는 제2 슬라이더;
    이 제2 슬라이더의 구동기구; 및
    이 제2 슬라이더에 탑재된 스테이지를 갖고,
    상기 제1 슬라이더의 구동기구의 액추에이터가 리니어 모터이고,
    상기 제2 슬라이더의 구동기구의 액추에이터가 비전자력 액추에이터인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조동 XY 스테이지가, 상기 제1 슬라이더의 구동축을 스캔축으로 하고, 상기 제2 슬라이더의 구동축을 스텝축으로 하는, 소위 H 형 스테이지인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조동 XY 스테이지가, 상기 제1 슬라이더의 구동축을 스텝축으로 하고, 상기 제2 슬라이더의 구동축을 스캔축으로 하는, 소위 I 형 스테이지인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  8. 소망의 패턴이 형성된 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지;
    상기 마스크에 에너지선 조명을 조사하는 조명광학계;
    상기 패턴을 전사하는 감응기판을 탑재하는 감응기판 스테이지; 및
    상기 마스크를 통과한 에너지선을 상기 감응기판 상에 투영결상시키는 투영광학계를 구비하고,
    노광중에, 상기 평면내의 소정의 방향으로 상기 양쪽 스테이지를 스캔하는 노광장치로서,
    상기 마스크 스테이지 및/또는 감응기판 스테이지가 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치인 것을 특징으로 하는 노광장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100931601B1 (ko) * 2006-07-24 2009-12-14 주식회사 에이디피엔지니어링 정렬유닛을 가진 기판 합착장치

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003243282A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Nikon Corp ステージ装置及び露光装置
JP2004128308A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 Nikon Corp ステージ装置及び露光装置
JP2004228473A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Canon Inc 移動ステージ装置
JP4394500B2 (ja) 2003-04-09 2010-01-06 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. リソグラフィ装置、デバイス製造方法、及びコンピュータ・プログラム
WO2005026801A2 (en) 2003-09-12 2005-03-24 Carl Zeiss Smt Ag Apparatus for manipulation of an optical element
US7283201B2 (en) * 2005-10-25 2007-10-16 Nikon Corporation Devices and methods for sensing secure attachment of an object onto a chuck
TWI454859B (zh) * 2006-03-30 2014-10-01 尼康股份有限公司 移動體裝置、曝光裝置與曝光方法以及元件製造方法
US7728462B2 (en) * 2006-05-18 2010-06-01 Nikon Corporation Monolithic stage devices providing motion in six degrees of freedom
WO2007145165A1 (ja) * 2006-06-12 2007-12-21 Nikon Corporation ステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法
US7760331B2 (en) * 2007-02-20 2010-07-20 Electro Scientific Industries, Inc. Decoupled, multiple stage positioning system
TWI372884B (en) 2007-12-21 2012-09-21 Ind Tech Res Inst A multibeam laser device for fabricating a microretarder by heating process
CN101290476B (zh) * 2008-05-20 2010-06-09 上海微电子装备有限公司 六自由度微动台
WO2010109574A1 (ja) 2009-03-23 2010-09-30 株式会社アドバンテスト ステージ装置及びステージクリーニング方法
JP5667451B2 (ja) * 2010-02-23 2015-02-12 株式会社アドバンテスト ステージ装置
KR101683027B1 (ko) * 2010-10-13 2016-12-07 삼성전자주식회사 웨이퍼 스테이지 정렬 방법, 이 방법을 수행하기 위한 장치, 및 이 장치를 포함하는 노광 장치
KR101801148B1 (ko) * 2011-08-16 2017-11-27 삼성전자주식회사 초정밀 위치 제어 장치 및 그 6자유도 스테이지의 위치 및 자세 정보 산출 방법
JP6117589B2 (ja) * 2013-03-28 2017-04-19 株式会社荏原製作所 ステージ装置及び電子線応用装置
JP6399093B2 (ja) * 2014-08-01 2018-10-03 株式会社村田製作所 直描型露光装置
US10056224B2 (en) * 2015-08-10 2018-08-21 Kla-Tencor Corporation Method and system for edge-of-wafer inspection and review
EP3287263A1 (de) * 2016-08-26 2018-02-28 Multiphoton Optics Gmbh Vorrichtung und verfahren zur lasergestützten bearbeitung von körpern oder oberflächen
EP3287262A1 (de) * 2016-08-26 2018-02-28 Multiphoton Optics Gmbh Vorrichtung und verfahren zur lasergestützten bearbeitung von körpern oder oberflächen
KR20190052533A (ko) 2017-11-08 2019-05-16 삼성전자주식회사 기판 지지 및 이송 장치, 기판 지지 및 이송 방법 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
WO2020020564A1 (en) * 2018-07-24 2020-01-30 Asml Netherlands B.V. Substrate positioning device with remote temperature sensor
CN113202075B (zh) * 2021-04-29 2022-02-11 燕山大学 对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统
CN114913913B (zh) * 2022-03-28 2023-06-13 山东大学 一种二维高精度压电定位平台及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196745A (en) * 1991-08-16 1993-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic positioning device
JPH08229759A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Canon Inc 位置決め装置並びにデバイス製造装置及び方法
US5760564A (en) 1995-06-27 1998-06-02 Nikon Precision Inc. Dual guide beam stage mechanism with yaw control
US6089525A (en) * 1997-10-07 2000-07-18 Ultratech Stepper, Inc. Six axis active vibration isolation and payload reaction force compensation system
US6008610A (en) * 1998-03-20 1999-12-28 Nikon Corporation Position control apparatus for fine stages carried by a coarse stage on a high-precision scanning positioning system
JPH11274031A (ja) * 1998-03-20 1999-10-08 Canon Inc 露光装置およびデバイス製造方法ならびに位置決め装置
WO1999059192A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Massachusetts Institute Of Technology Omni-directional high precision friction drive positioning stage
EP0973067A3 (en) * 1998-07-17 2001-10-24 ASM Lithography B.V. Positioning device and lithographic projection apparatus comprising such a device
US6437463B1 (en) * 2000-04-24 2002-08-20 Nikon Corporation Wafer positioner with planar motor and mag-lev fine stage
JP2002231622A (ja) * 2000-11-29 2002-08-16 Nikon Corp ステージ装置及び露光装置
JPWO2003015139A1 (ja) * 2001-08-08 2004-12-02 株式会社ニコン ステージシステム及び露光装置、並びにデバイス製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100931601B1 (ko) * 2006-07-24 2009-12-14 주식회사 에이디피엔지니어링 정렬유닛을 가진 기판 합착장치

Also Published As

Publication number Publication date
TW574632B (en) 2004-02-01
JP2002359170A (ja) 2002-12-13
US6867534B2 (en) 2005-03-15
EP1262835A2 (en) 2002-12-04
EP1262835A3 (en) 2005-04-20
US20020180312A1 (en) 2002-12-05

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