(57)【要約】【課題】格子プラテンのサイズを増大することなくスライダの推力を向上できるＸＹステージを実現する。【解決手段】複数のスライダ１０，２０を格子プラテン３０上で２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、格子プラテン３０上に配置され、スライダ１０，２０に補助推力を提供する補助スライダ１００を備えたことを特徴とするＸＹステージ。【選択図】図１
2010225826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスライダを格子プラテン上で２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、
前記格子プラテン上に配置され、前記スライダに補助推力を提供する補助スライダを備えたことを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
前記補助スライダは、前記格子プラテン上の特定の作業エリアに配置され、前記スライダがその作業エリア内で位置制御される場合に前記スライダに補助推力を提供することを特徴とする請求項１に記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記補助スライダは、前記スライダを収容可能に対向するコアブロックを備え、
これらのコアブロックのそれぞれは、Ｘ軸方向の推力を発生する面モータと、Ｙ軸方向の推力を発生する面モータを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記補助スライダは、前記スライダと対向する側壁に前記スライダを結合するスライダロック機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＸＹステージ。
【請求項５】
前記特定の作業エリアは、前記スライダに搭載されるウェハに対する露光工程領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面モータを内蔵する複数のスライダが格子プラテン上を２次元方向に位置制御され、前記プラテン上に形成された複数の作業エリアを順次遷移するＸＹステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
面モータを内蔵するスライダが格子プラテン上を２次元方向に位置制御されるＸＹステージについては、特許文献１に詳細が開示されている。面モータを内蔵する複数のスライダが格子プラテン上を２次元方向に位置制御され、前記プラテン上に形成された複数の作業エリアを順次遷移するＸＹステージに関しては、特許文献２に詳細が開示されている。
【０００３】
図１２は、従来のＸＹステージの構成例を示す平面図である。第１スライダ１０および第２スライダ２０は、格子プラテン３０の上面に配置され、それぞれ２次元方向に移動して位置制御される。
【０００４】
格子プラテン３０のＹ＋方向側には作業エリア４１が形成され、Ｙ−方向側には作業エリア４２が形成されている。第１スライダ１０は作業エリア４２での作業が終了すると作業エリア４１に向かってＹ＋方向に移動し、第２スライダ２０は作業エリア４１での作業が終了すると作業エリア４２に向かってＹ−方向に移動する。さらに、第１スライダ１０は作業エリア４１での作業が終了すると再度作業エリア４２に向かって移動し、第２スライダ２０は作業エリア４２での作業が終了すると再度作業エリア４１に向かって移動する。このように、スライダ１０，２０が作業エリア４１，４２を順次入れ替わるように移動する動作をスワップ動作と称する。
【０００５】
ＸＹステージを半導体ウェハの露光システムに適用する場合には、一方の作業エリア（たとえば作業エリア４２）において露光対象となるウェハのスライダに対するロード／アンロード工程およびそのウェハのアライメント工程が実行され、他方の作業エリア（たとえば作業エリア４１）においてウェハの露光工程が実行される。ＸＹステージを用いた露光システムについては、特許文献３に詳細が開示されている。
【０００６】
露光工程では、複雑なパターンの露光を実行する必要から、スライダ位置制御が極めて複雑であり、この工程での処理時間がデバイスの生産効率のボトルネックとなる。したがって、スライダの推力向上、すなわち高加速度化が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０６５９７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６８６２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５４７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来構成のＸＹステージでは、次のような問題がある。
スライダに内蔵する面モータを大きくすれば（つまり、スライダを大きくすれば）、スライダの推力向上は実現できる。
しかし、スライダの可動ストロークを同じ距離確保するためには、スライダを大きくした分だけ、格子プラテンのサイズを大きくする必要がある。また、図１２のように２つのスライダがスワップ動作でＹ軸方向にすれ違うためには、格子プラテンのＸ軸方向のサイズは、最低限これらのスライダのＸ軸方向の幅の合計以上のサイズが必要である。格子プラテンのサイズが増大すると、このＸＹステージを用いる応用装置（たとえば露光装置）のサイズや重量増加を招き、問題である。
【０００９】
本発明は、格子プラテンのサイズを増大することなくスライダの推力を向上できるＸＹステージを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を達成するために、本発明の請求項１は、
複数のスライダを格子プラテン上で２次元方向に位置制御するＸＹステージにおいて、
前記格子プラテン上に配置され、前記スライダに補助推力を提供する補助スライダを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２は、
請求項１に記載のＸＹステージにおいて、
前記補助スライダは、前記格子プラテン上の特定の作業エリアに配置され、前記スライダがその作業エリア内で位置制御される場合に前記スライダに補助推力を提供することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３は、
請求項１または２に記載のＸＹステージにおいて、
前記補助スライダは、前記スライダを収容可能に対向するコアブロックを備え、
これらのコアブロックのそれぞれは、Ｘ軸方向の推力を発生する面モータと、Ｙ軸方向の推力を発生する面モータを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４は、
請求項１〜３のいずれかに記載のＸＹステージにおいて、
前記補助スライダは、前記スライダと対向する側壁に前記スライダを結合するスライダロック機構を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５は、
請求項１〜４のいずれかに記載のＸＹステージにおいて、
前記特定の作業エリアは、前記スライダに搭載されるウェハに対する露光工程領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、
格子プラテン上に配置され、スライダに補助推力を提供する補助スライダを備えたことにより、格子プラテンのサイズを増大することなくスライダの推力を向上できるＸＹステージを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用したＸＹステージの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１の主要部の構成を詳細に説明する平面図である。
【図３】本発明を適用したＸＹステージのＸ軸位置サーボ制御系の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の状態１の遷移を示す平面図である。
【図５】本発明の状態２の遷移を示す平面図である。
【図６】本発明の状態３の遷移を示す平面図である。
【図７】本発明の状態４の遷移を示す平面図である。
【図８】本発明の状態５の遷移を示す平面図である。
【図９】本発明の状態６の遷移を示す平面図である。
【図１０】本発明の状態７の遷移を示す平面図である。
【図１１】本発明の効果を説明する補助スライダの平面図である。
【図１２】従来のＸＹステージの構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明を適用したＸＹステージの一実施例を示す平面図である。図１２で説明した従来のＸＹステージと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図１は、スワップ動作後に第１スライダ１０が作業エリア４１内に移動制御され、第２スライダ２０が作業エリア４２内に移動制御された状態を示している。
【００１９】
作業エリア４１内に、第１スライダ１０に補助推力を提供する補助スライダ１００が配置されている。補助スライダ１００は、Ｙ軸方向に平行に配置され互いに対向するコアブロック１０１，コアブロック１０２と、これらのコアブロックをＹ＋方向側から結合する、Ｘ軸方向に平行に配置されたリニアガイド１０３で構成されている。
【００２０】
補助スライダ１００は、リニアガイド１０３とコアブロック１０１，１０２でコの字形状に形成されている。以下、このコの字形状の内側の領域を収容領域と称する。
【００２１】
コアブロック１０１およびコアブロック１０２は、リニアガイド１０３に沿ってＸ軸Ｐ−Ｐ´方向に微小量スライド制御が可能なようにリニアガイド１０３に結合している。コアブロック１０１とコアブロック１０２の対向距離は、図示の初期位置では、第１スライダ１０のＸ軸方向の距離より大である。この状態において第１スライダ１０を収容領域内に移動させることにより、第１スライダ１０を補助スライダ１００に収容する。
【００２２】
第１スライダ１０が補助スライダ１００に収容された状態では、第１スライダ１０のＸ軸方向の側面１０ａ，１０ｂが、それぞれコアブロック１０１，コアブロック１０２の第１スライダ１０側の側面と対向し、第１スライダ１０のＹ＋方向側の側面１０ｃがリニアガイド１０３の第１スライダ１０側の側面と対向する。
【００２３】
補助スライダ１００のＸ軸方向の変位は、レーザ干渉計からなる変位センサ２０１で測定される。Ｙ軸方向の変位は、レーザ干渉計からなる変位センサ２０２と２０３の２位置で測定され、これら変位センサの検出値の差に基づいてＺ軸回りの回転変位θも測定される。
【００２４】
補助スライダ１００は、格子プラテン３０の外部に設けられた変位センサ２０１〜２０３により、その位置を検出することができる。ただし、これら変位センサ２０１〜２０３の検出範囲は限られており、格子プラテン３０上の一部でしか位置を検出できない。図では、スライダが格子プラテン３０上のＹ＋側近傍に位置している場合のみ、その位置を検出することができる。
【００２５】
後述する補助スライダ１００によるスライダの着脱操作は、これらの変位センサ２０１〜２０３の検出値に基づいて、マイクロステップモードにより行われる。マイクロステップモードによる移動制御については、特許文献３に技術開示がある。
【００２６】
図２は、図１の主要部の構成を詳細に説明する平面図である。第１スライダ１０は、Ｘ軸方向の推力を発生する面モータＸ１，Ｘ２およびＹ軸方向の推力を発生する面モータＹ１，Ｙ２を備えている。
【００２７】
さらに、第１スライダ１０は、Ｘ軸方向の側面１０ａおよび１０ｂにＸ軸位置を検出するＸ１レゾルバ１１およびＸ２レゾルバ１２を備え、Ｙ軸方向の側面１０ｄにＹ軸位置を検出するＹレゾルバ１３を備えている。これらレゾルバにより、第１スライダ１０のＸＹ軸方向の変位並びにＺ軸回りの回転角θが格子プラテン３０の全面にて検出する。
【００２８】
第１スライダ１０の底面には、エアベアリング用の溝が掘られている。その溝を通ってエアが第１スライダ１０の外に排気されることで、第１スライダ１０は格子プラテン３０上に浮上して移動し、サーボ制御系により位置制御される。
【００２９】
補助スライダ１００のコアブロック１０１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に第１スライダ１０用の補助推力を発生する面モータＸ１´およびＹ１´を備えている。同様に、コアブロック１０２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に第１スライダ１０用の補助推力を発生する面モータＸ２´およびＹ２´を備えている。
【００３０】
コアブロック１０１の第１スライダ１０側の側壁には、第１スライダ１０の側壁１０ａと結合するためのスライダロック機構３０１が設けられている。同様に、コアブロック１０２の第１スライダ１０側の側壁には、第１スライダ１０の側壁１０ｂと結合するためのスライダロック機構３０２が設けられている。
【００３１】
同様に、リニアガイド１０３の第１スライダ１０側の側壁には、第１スライダ１０の側壁１０ｃと結合するためのスライダロック機構３０３が設けられている。これらのスライダロック機構３０１〜３０３は、マグネットチャックで構成されている。
【００３２】
スライダロック機構３０１，３０２，３０３には、それぞれギャップセンサ４０１，４０２，４０３が搭載されている。ギャップセンサ４０１〜４０３は、補助スライダ１００に第１スライダ１０を出し入れする際、および第１スライダ１０の収容時において、第１スライダ１０と補助スライダ１００との間隙を検出する。
【００３３】
これらのギャップセンサ４０１〜４０３で検出した隙間に基づいて、第１スライダ１０補助スライダ１００に接触する際の衝撃を極力小さくするよう、第１スライダ１０の位置および速度をサーボ制御系にて制御する。
【００３４】
補助スライダ１００は、スライダロック機構３０１〜３０３により第１スライダ１０と連結した後は、第１スライダ１０の位置センサの検出値とギャップセンサの検出値に基づき、連結された第１スライダ１０と一体に格子プラテン３０上をサーボ制御系にて２次元方向に位置制御される。
【００３５】
第１スライダ１０の外形寸法、補助スライダ１００における面モータＸ１´,Ｘ２´,Ｙ１´,Ｙ２´の配置位置、ギャップセンサ４０１〜４０３の取り付け位置は、設計あるいは製造時測定により既知としておく。補助スライダ１００と第１スライダ１０を連結した後は、第１スライダ１０の位置検出値と補助スライダ１００のギャップセンサ検出値により、補助スライダ１００の面モータＸ１´,Ｘ２´,Ｙ１´,Ｙ２´の格子プラテン３０に対するＸ，Ｙ位置およびＺ軸回りの回転角θを算出し、これらの面モータの転流制御および位置サーボ制御を行う。
【００３６】
図３は、本発明を適用したＸＹステージのＸ軸位置サーボ制御系の構成例を示す機能ブロック図である。位置制御部５０１は、位置指令値Ｐｓからギャップセンサ５０２の検出値Ｐｇを減算した値と、Ｘ軸レゾルバ５０３による面モータＸ１，Ｘ２，Ｘ１´，Ｘ２´の位置検出値Ｐｆとの偏差を演算し、速度指令Ｐｖを出力する。
【００３７】
速度制御部５０４は、位置検出値Ｐｆを微分演算する速度演算部５０５の速度検出値Ｐｄと前記速度指令Ｐｖの偏差を演算し、電流指令Ｉｓを出力する。この電流指令Ｉｓは、面モータＸ１，Ｘ２，Ｘ１´，Ｘ２´の電流制御部５０１，５０２，５０３，５０４に入力され、各面モータに励磁電流Ｉ０が供給される。
【００３８】
このようなフィードバック制御系により、面モータＸ１，Ｘ２を備える第１スライダ１０の推力に対して、一体となった補助スライダ１００が備える面モータＸ１´，Ｘ２´による推力が加算されるので、見かけ上、第１スライダ１０の推力特性を向上させることが可能となる。
【００３９】
第２スライダ２０は第１スライダ１０と同様に構成されている。ここまで作業エリア４１に第１スライダ１０が位置する場合について説明したが、スワップ動作により作業エリア４１に第２スライダ２０が位置する場合には、第１スライダ１０が第２スライダ２０に置き換えられたものとして、第２スライダ２０も第１スライダ１０と同様に動作する。
【００４０】
図４〜図１０に基づき、第１スライダ１０、第２スライダ２０、補助スライダ１００の状態遷移を説明する。図４は本発明の状態１を示す平面図であり、第１スライダ１０は、補助スライダ１００に挿入される前の初期位置にある。
【００４１】
図５は状態２を示す平面図であり、第１スライダ１０がＹ＋方向に移動制御され、補助スライダ１００に収容された状態である。
【００４２】
図６は状態３を示す平面図であり、左右のコアブロック１０１，１０２をマイクロステップモードで移動制御し、第１スライダ１０をＸ軸方向に挟み込んでスライダロック機構３０１〜３０３でロックした状態を示す。
【００４３】
図７は状態４を示す平面図であり、第１スライダ１０と補助スライダ１００が合体した状態で位置サーボ制御系により作業エリア４１内を高速で動いて露光工程等の作業を実行する。
【００４４】
図８は状態５を示す平面図であり、スライダロック機構３０１〜３０３を解除し、マイクロステップモードで左右のコアブロック１０１，１０２を初期位置に移動制御し、第１スライダ１０をＹ−方向に移動させると共に、スワップ動作の準備として第２スライダ２０をＸ＋方向に移動制御する。
【００４５】
図９は状態６を示す平面図であり、スワップ動作をさせるために、第１スライダ１０をＸ−方向に所定距離移動させた後、Ｙ−方向に移動させる。同時に第２スライダ２０をＹ＋方向に移動制御する。
【００４６】
図１０は状態７を示す平面図であり、第２スライダ２０がＸ−方向に移動制御されると共に、第１スライダ１０がＸ＋方向に移動制御され、図４に示した状態１に対して第１スライダ１０と第２スライダ２０が入れ替わった状態となる。
【００４７】
以下、第１スライダ１０と第２スライダ２０が入れ替わった状態で、第２スライダ２０に対して状態１〜状態７が実行され、以降この遷移が繰り返し実行される。
【００４８】
図１１は、本発明の効果を説明する補助スライダの平面図である。本発明によれば、第１スライダ１０および第２スライダ２０はサイズの増大がないため、格子プラテン３０のＸ軸方向のサイズは従来どおりでよい。したがって、本発明によれば、格子プラテン３０のサイズを増大することなく、第１スライダ１０および第２スライダ２０の推力を向上できる。
【００４９】
以上説明した実施例では、スライダの数および作業エリアの数がそれぞれ２個の場合を説明したが、特許文献２記載のようにそれぞれ３個の場合、さらには４個以上の場合であっても本発明を適用することが可能である。
【００５０】
また、本実施例では、スライダロック機構３０１〜３０３をマグネットチャック手段で構成したが、スライダロック機構３０１〜３０３はその他種々の手段が採用可能である。
【００５１】
本発明のＸＹステージを半導体ウェハの露光システムに適用する場合には、たとえば作業エリア４２において露光対象となるウェハのスライダに対するロード／アンロード工程およびそのウェハのアライメント工程を実行し、作業エリア４１においてウェハの露光工程を実行する。
作業エリア４１においては、スライダに補助スライダ３０を連結することでスライダの推力を向上させることができ、露光工程の処理時間が短縮化され、デバイスの生産効率を向上できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  第１スライダ
２０  第２スライダ
３０  格子プラテン
４１，４２  作業エリア
１００  補助スライダ
１０１  コアブロック
１０２  コアブロック
１０３  リニアガイド
２０１，２０２，２０３  変位センサ
【図３】
2010225826.tif 000003
【図１２】
2010225826.tif 000004
【図１】
2010225826.tif 000005
【図２】
2010225826.tif 000006
【図４】
2010225826.tif 000007
【図５】
2010225826.tif 000008
【図６】
2010225826.tif 000009
【図７】
2010225826.tif 000010
【図８】
2010225826.tif 000011
【図９】
2010225826.tif 000012
【図１０】
2010225826.tif 000013
【図１１】
2010225826.tif 000014